Способ частотного управления асинхронным двигателем Советский патент 1993 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе.

Цель изобретения - повышение устойчивости путем сохранения перегрузочной способности на низкой частоте вращения.

На фиг.1 представлена схема одного из возможных устройств, реализующего предлагаемый способ частотного управления асинхронным двигателем; на фиг.2 - схема мостового инвертора с подключением к нему фазных обмоток управляемого двигателя; на фиг.3 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные трехфазный асинхронный двигатель 1, трехфазный мостовой инвертор 2 и блок 3 управления силовыми элементами

инвертора, который подключен входом к за- дэтчику 4 скорости вращения.

Блок 3 управления силовыми элементами инвертора содержит преобразователь 5 напряжение-частота, одновибратор 6 с управляющим входом, подключенный запускающим входом к выходу преобразователя 5, формирователь 7 сигналов управления силовыми элементами анодной группы инвертора, подключенный входом к выходу одновибратора 6, и формирователь 8 сигналов управления силовыми элементами катодной группы инвертора, подключенный входом к выходу преобразователя 5. Входом блоха 3 управления является вход преобразователя 5, объединенный с управляющим входом одновибратора 6, а выходом - выходы формирователей 7 v 8 сигналом управления силовыми элементами инвертора.

00 Ы

О -

VI СО

со

Трехфазный мостовой инвертор 2 гдаедставляет собой т5ри однофазных инвертора, соединенных в трехфазную группу. Управляющие входы 9-14 силовых элементов анодной группы инвертора связаны с соответствующими выходами формирователя 7, а управляющие входы 15-20 силовых элементов катодной группы инвертора - с выходами формирователя 8. Высокий уровень выходных сигналов формирователей 7 и 8 соответствует замкнутому состоянию соответствующих силовых элементов инвертора 2.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик А скорости формирует напряжение, пропорциональное требуемой частоте f питания двигателя 1.

Выходное напряжение задатчика 4 скорости преобразуется с помощью блока 5 в импульсы, частота следования которых равна Of. Одновибратор б преобразует входные импульсы в импульсы с переменной длительностью, равной

+ Ko/f,

(1)

где То, Ко - постоянные величины.

С помощью формирователей 7 и 8 и трехфазного мостового инвертора 2 обмотки двигателя 1 запитываются трехфазным импульсным напряжением. Каждая полуволна фазных напряжений двигателя 1 состоит из трех импульсов, равных по амплитуде„и по длительности, смещенных друг относительно друга по фазе на угол л:/3, При этом длительность импульсов определяется выражением (1).

На фиг.З приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, где Us. Ue- выходные сигналы преобразователя 5 и одновибратора 6,

Ui, I 9, 10,,.20 - сигналы управления силовыми элементами инвертора 2,

DA, UB, Uc фазные напряжения двигателя 1,:

В соответствии с гармоническим анализом амплитуда первой гармоники фазных напряжений двигателя 1 с достаточной степенью точности равна

U 8Unrf,

где Un - амплитуда импульсов напряжения, равная напряжению питания инвертора 2,

Тогда с учетом (1) амплитуда первой гармоники представляется в виде

U - Do + Kf,(2)

где U0 8UnK0, К « 8 Un Го.(3)

Из полученного результата следует, что при регулировании длительности импульсов в каждой полуволне напряжения пита- ния двигателя согласно (1) напряжение питания двигателя уменьшается в меньшей степени, чем снижается частота,

Когда напряжение питания двигателя изменяется пропорционально частоте, на низких частотах из-за увеличения доли па

дения напряжения на активных сопротивлениях от общего напряжения питания двигателя магнитная система двигателя оказывается недовозбужденной. Как следствие, падение максимума момента

двигателя и ухудшение жесткости его механической характеристики.

Когда же напряжение питания задается согласно (2), представляется возможным существенно улучшить

характеристики двигателя на низких частотах за счет компенсации падения напряжения на активных сопротивлениях двигателя.

В данном случае зависимость напряжения питания двигателя от частоты определяется коэффициентами U0 и К. Эти коэффициенты согласно (3) зависят от тъ и Ко, которые задают длительность импульсов напряжения питания двигателя в зависимости от требуемой частоты питания.

Постоянные коэффициенты тъ и К0 выбираются с учетом параметров двигателя согласно формулам:

То

UH - UMHH

Ко

8Un (fH-fMV1H) Омин in - UH Тмин

UH-U

мин

5

0

5

где UH, fn номинальные значения амплитуды и частоты напряжения питания двигателя;

UMHH, fMHH - минимальные значения амплитуды и частоты напряжения питания двигателя, соответствующие нижней границе диапазона регулирования частоты вра- гцения.

Напряжение UMMH принимается максимально допустимым,

Таким образом, дополнительное регулирование длительности импульсов в каждой полуволне напряжения питания двигателя по предлагаемому закону позволяет уменьшать напряжение питания двигателя в меньшей степени, чем снижается частота. Это дает возможность повысить устойчивость привода путем сохранения перегрузочной способности двигателя на низких частотах вращения.

Фор мула изобретения Способ частотного управления асинхронным двигателем, при котором регулируют частоту и величину напряжения питания асинхронного двигателя путем широтно-им- пульсного модулирования постоянного напряжения питания инвертора, обеспечивая закон регулирования U Uo + Kf, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения перегрузочной способности на низкой частоте вращения, широтно-импульсное модулирование осуществляют путем дополнительного

регулирования длительности импульсов в каждой полуволне напряжения питания по следующему закону:

r T0+Ko/f,

где U, Uo - величины напряжений по первой гармонике;

т, TO - длительность импульсов; К, Ко - постоянные коэффициенты; при этом Uo, TO - постоянные величины;

f - частота напряжения питания асинхронного двигателя.

Использрвание: в частотно-регулированном электроприводе. Сущность: в процессе управления асинхронным двигателем широтно-импульсное модулирование напряжения питания, подводимого к двигателю, обеспечивающего его регулирование по закону U Uo + K0f, осуществляют путем дополнительного регулирования длительности импульсов в каждой полуволне напряжения питания по закону т Г0 + K0/f, где U. Uo - величины напряжений по первой гармонике; f - частота напряжения питания двигателя; г, Т0 - длительности импульсов; К, К0- постоянные коэффициенты. При этом Uo и Г0 - постоянные величины. 3 ил. сл

9

Ю

П

юSiyiW

В

.U

Фш../

13

/4

7

2

&

2