Устройство для регулирования скорости асинхронного электродвигателя Советский патент 1974 года по МПК H02P5/34 

1

Изобретение относится к области электртехники и может использоваться при построении регулируемых асинхронных электроприводов с частотным управлением.

Известны системы частотного управлени асинхронными электроприводами,. в которых используются вентильные преобразователи частоты с промежуточным эвеном постоянного тока. Высококачественные характеристики таких электроприводов обеспечиваются при использовании структур подчиненного регулирования,состоящих из каскадно вклченных регуляторов скорости,тока и скольже

Однако при использовании таких структур, coдep кaш:иx преобразователь частоты с автономным инвертором тока, затруднено получение удовлетворительного качества процессов регулирования тока и скорости, вследствие сильного отрицательного влияния э. д. с. вращения двигателя, приведенной ко входу инвертора. Причем для регулирования скорости в известных устройствах используются сложные параметрические датчики момента.

Кроме того, задание абсолютного скольженин в функции выходного сигнала регуля. тора скорости не обеспечивает оптимальный режим работы электропривода при выходе управляемого выпрямителя в режим естест- веннохх) ограничения выходного напряжения.

Цель изобретения - устра1шть влияние э. д. с. вращения двигателя на процессы регулирования тока и скорости, исключить сложные параметрические датчики момента упростить синтез регулятора скорости и обепечить оптимизацию системы во всех режимах работы электропривода.

Указанные задачи решаются путем вве дения контура регулирования напряжения на дросселе в цепи постоянного тока, изменения схемы подключения блока нелинейности, оптимизирующего работу электропривода и включения блока не линейности, линеаризующего характеристику М U).

Блок-схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит силовой преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, состоящий из мостового трехфазного управляемого вьшрямителя 1 с системой импульсно-фазового управления 2, дросселя 3 в цепи постоянного тока и автономного инвертора тока 4, подключенного к статорной обмотке асинхронного дви гателя 5. Устройство состоит из регулятора скорости 6, на входе которого суммируется сигнал задания у с сигналом отрицательной обратной ёвязк по скорости, полу чаемым с помощью тахогенератора 7, который связан с валом двигателя.. Выходной сигнал регулятора скорости 6 через нелинейный блок 8 подается на вход регулятора тока 9, где сравнивается с сигналом отрицательной обратной связи по току получаемым с помощью датчика тока 10, подключенного к шунту 11 в звене постоairaoro тока. Одновременно выход регулятора скорости 6 соединен с управляющим входом 12 регулятора скольжения 13, при чем полярность управляющего сигнала по этому входу определяет знак абсолютного скольжения асинхронного двигателя. Величина Р задается по входу 14 регулятора скольжения 13 через нёлинейный бло .-,-, 15, соединенный е выходр :деггчика тока 1О. Выход скольжений 13 соединен со входом системы управления инвертором 16. Для автоматшес кой компенсации возмущающего воздействия (скорости вала двигателя) по бтнощёнию к регулируемой координате используется бесконтактный сельсин 17, связанный с валом двигателя, причем роторная обмотк сельсина получает питание от системы управления инвертором 16,. а статорная i подключена к регулятору скольжения 13. Выходной сигнал регулятора тока 9 сумм руется на входе регулятора напряжения 18 с сигналом отрицательной обратной связи по напряжению на дросселе 3, по.Ц лучаемом с помощью датчика напряжения 19. Выход регулятора напряжения соединен с системой управления выпрямителем. Положительный эффект, достигаемый в результате включения выщеуказанных элементов, заключается в следующем. При использовагши типовых структур регуляторов тока, не содержащих внутренних контуров регулирования напряжения, перерегулирование тока, в частности, при переводе электропривод в тормозной режим может листнгать более, 100%. Точнйя компенсация влияния этого фактора известными методами, в частности, путем введения положительной обратной связи по э. д. с. двигателя затрудняется в связи с нелинейностью характеристик управляемого вьшрямителя и их неоднозначностью для режимов непрерывного и прерывистого токов. При этом требуется очень тщательная настройка системы. Однако в этом случае не исключается возможность -перекомпенса- ции и возникновения автоколебаний в системе при случайном изменении ее параметров. В предлагаемом устройстве указанные недостатки полностью устраняются благодара введению внутреннего контура регулирования напряжения на дросселе. Положительный эффект достигается в результате того, что отрицательная обратная связь по напряжению на дросселе является по существу комбинацией отрицательной обратной связи по выходному напряжению управляемого выпрямителя, линеаризующей и стабилизирующей го характеристики, и положительной обрат связи по э. д. с. Е, приведенной ко входу инвертора компенсирующей влияние э, д. с. вращения двигателя в контуре по- стоянного тока. .Предлагаемая комбинация . 1f.. - .этих связей, требующая наличия только одного датчй к -Н:а11ряженияг значительно уп.рощает систем и исключает возможность перекомпенсации влияния э. д. с. двигателя. Благодаря этому повышается стабильность системы управления, облегчается настройка регуляторов и обеспечивается высокое качество процессов регулирования тока и скорости. Включение нелинейного блока 15 на выход датчика тока 10 позволяет оптимизировать режимы работы асинхронного двигателя и повысить экономичность привода за счет автоматического регулирования абсоютного скольжения двигателя в функции текущего значения тока статора (в частности по закону минимума тока), независимо от выхода управляемого выпрямителя в режим . естественного ограничения выходного напряжения. Введение нелинейного блЬка 8 позволяет скомпенсировать нелинейность статической характеристики объекта и тем с,амым упростить синтез регулятора скорости. Регулирование момента осуществляется по сигналу простого датчика тока без применения сложного параметрического датчика Момента. Эти решения позволяют создать систе- му регулирования, с помощью которой в полной мере используются преимущества систем с автономными инверторами тока, допускающими двусторрнний обмен энергией с питающей сетью при одном комплекте управляемого выпрямителя. В целом, такая система конкурентноспособна с приврдом постоянного тока как по рабочим характеристикам, так и по затратам оборудо вания. Предмет изобретения 1.- Устройство для регулирования ско.рости асинхронного электродвигателя, об- мотки статора которого подключены к преобразователю частоты, содержащему регули руемый выпрямитель,дроссель и инвентор,в полненное по приндипу подчиненного регулир вания с регуляторами скорости,тока и скол жения и соответствующими датчиками, о тличающееся тем, что, с целью повыщения точности и упрощения регулирования и повышения экономичности, оно содержим регулятор напряжения, один из входов которого через датчик напряжения соединен с дросселем преобразователя частоты, второй вход - с выходом регулятора тока, а выход- с системой управления выпрямителем, и нелинейный блок, вход которого соединен с датчиком тока, а выход с одним из входов регулятора сколь ження, вторай вход которого подключен к выходу регулятора скорости. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, .между регулятором скорости и регулятором тока включен дополнительный нелинейный блок.