Устройство для управления непосредственным преобразователем частоты Советский патент 1977 года по МПК H02P13/30 

1

Изобретение относится к области электротехники и предиазначено для частотно-регулируемого электропривода. Управление силовым преобразователем по частоте и напряжению осуществляется так, чтобы обеспечить частотное регулирование двигателя переменного тока (синхронного или асинхронного) по оптимальному закону, при котором имеют место минимальные потери в двигателе, а также ограничение тока тиристорного преобразователя.

Известны системы управления преобразователем частоты с непосредственной связью, содержащие задающий генератор - устройство, определяющее частоту на выходе преобразователя, и формирователь управляющего напряжения - устройство, на выходе которого получают три периодических напряжения, сдвинутых на угол 120°, частота которых определяется задающим генератором, а амплитуда - величиной требуемого выходного напряжения 1 и 2.

Выходные сигналы формирователя управляющего напряжения подаются на вход систем фазового управления преобразователя. Такое построение системы управления допускает раздельное и гибкое управление частотой и напряжением преобразователя. Однако оптимальный закон унравления асинхронным двигателем в установившемся режиме предполагает постоянство абсолютного скольжения независимо от нагрузочного момента, что может быть обеспечено в известных системах только при наличии прецизионного задающего генератора и тахогенератора. В тоже время в переходных режимах, связанных с изменением тока двигателя, оптимальный закон управления не соответствует закону постоянства абсолютного скольжения и реализация его связана с

большими техническими трудностями. Кроме того, управление напряжен11ем двигателя в переходных режимах неоднозначно с управлением тока, что приводит в случае ограничения тока преобразователя к необходимости

дальнейшего усложнения системы управления за счет дополнительных обратных связей, ограничивающих ток двигателя.

Для улучшения динамических свойств в предлагаемом устройстве управляющие входы блока регулирования фазы через усилители связаны с сумматорами, один вход которых соединен с резисторами соответствующей фазы, а другой - с выходом формирователя задающих сигналов, один вход которого подключен к выходу нуль-индикатора, а другой через интегрирующий усилитель - к выходу частотного дискримииатора, причем вход нуль-индикатора связан с блоком измерения ЭДС двигателя, а два входа частотного дисКриминатора подключены соответственно к задатчику частоты и выходу нуль-индикатора. На чертеже дана схема онисываемого устройства. Устройство для управления тиристорным преобразователем 1 частоты с непосредственной связью содержит измерительный трансформатор 2 напряжения, трансформаторы 3- 5 тока, дроссели 6-8, сопротивления 9-И, блок 12 изль-иидикаторов, частотный дискриминатор 13, интегрирующий усилитель 14, формирователь 15 задающих сигналов тока двигателя 16, усилители 17-19 и системы 20-22 фазового управления. Устройство работает следующим образом. Двигатель 16 переменного тока пптается от преобразователя 1 частоты с непосредственной связью. На выход преобразователя включен измерительный трансформатор 2 напряжения, а в каждую фазу двигателя - трансформатор тока. Трансформаторы 3-5 тока нагружены на дроссели 6-8 и сопротивления 9-11. Нагрузка каждого трансформатора тока включена последовательно со вторичной обмоткой измерительного трансформатора 2 нанряжения соответствующей фазы. В результате суммирования напряжений трансформатора 2 н нагрузок трансформаторов 3-5 тока иолучают трехфазную систему иапряженнй Etiii- Даииая система переменного напряжения нодается в блок 12 нуль-индикаторов, и а выходе которого появляется последовательность пмнульсов соответствующей частоты. В частотном дискриминаторе 13 сравнивается частота иоследовательностей импульсов. Одна пз ппх соответствует заданной выходной частоте, а другая - последовательности импульсов с выхода блока 12. Сигнал, пропорциональный разностной частоте Д/, усиливается и преобразуется в непрерывный сигнал при помощи интегрирующего усилптеля 14. Сигналы с выходов блока 12 и усилителя 14 поступают в формирователь 15 задающих сигналов тока двигателя. В формирователе получают трехфазную систему периодических сигналов ступенчатой формы, иричем частота этих сигналов определяется импульсами с выхода блока 12, а амплитуда пропорциональна выходному напряжению интегрирующего усилителя 14. Каждый из трех выходиых сигналов формирователя 15 подается на вход одного из усилителей 17-19, где сравнивается с фактическим фазным током двигателя. Усиленные разностные сигналы с выходов усилителей 17-19 поступают па входы систем 20- 22 фазового управления преобразователя с пепосредственной связью. Допзстим, что система электропривода работает в устаиовивщемся режиме и увеличилось задание по частоте. Тогда увеличивается сигнал на выходе интегрирующего усилителя 14 после частотного дискримииатора 13, что приводит к увеличению задапия по току. Если изменение заДанйя По частоте очень больщое, то предельпое задание по току ограничивается напряжением насыщения усилителя 14. Увеличивается ток двигателя, но частота остается неизменной, увеличивается момент, двигатель начинает разгоняться. По мере разгона двигателя увеличивается частота на выходе блока 12 иуль-иидикаторов и частота задания тока двигателя иа выходе формирователя 15. И так до полного совпадения заданной и фактической частот, что обеспечивается астатическим усилителем 14. В случае работы системы электропривода в устаиовивщемся режиме и увеличения нагрузочного момента на двигателе двигатель тормозится, частота имиульсов на выходе блока 12 умеиьщается, что вызывает увеличение сигнала задания на ток двигателя. За счет астатического регулятора тока величина тока устаиавливаётся на таком уровне, что частота иитаиия двигателя равна заданной. Если при этом учесть, что соблюдаемое постоянство фазы между током и виутреиией ЭДС соответствует постоянству абсолютного скольжения, то в системе, разомкнутой по скорости, осуществляется поддержапие скорости с высокой точиостыо. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е и и я Устройство для уиравления иеиосредствепиым преобразователем частоты, содержащее блок измереиия ЭДС двигателя, состоящий из трехфазного трансформатора напряжения и трех трансформаторов тока, нагруженных иа резисторы и дроссели, задатчик частоты, блок нуль-индикаторов, частотный дискриминатор, формирователь задающих сигналов и блок регулирования фазы, отличающееся тем, что, с целью улучшепия динамических свойств, управляющие входы блока регулирования фазы через усилители связаны с сумматорами, один вход которых соединен с резисторами соответствующей фазы, а другой - с выходом формирователя задающих сигналов, один вход которого подключен к выходу иуль-ипдикатора, а другой через питегрирующий усилитель - к выходу частотного дискриминатора, причем вход нуль-индикатора связан с блоком измерения ЭДС двигателя, а два входа частотиого дискриминатора нодключены соответственно к задатчику частоты и выходу иуль-иидикатора. Источники информации, нринятые во внимание при экспертизе 1. Сбориик «Вентильные преобразователи частоты без звена постоянного тока. Л., «Наука, 1965, с. 53-72. 2. Кривицкий С. О., Эии1тейн Н. И. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автоиомнымн инверторами. М., «Энергия, 1970, с. 70-72.

Ж Ж 11