Устройство для векторно-импульсного управления асинхронным электроприводом Советский патент 1978 года по МПК H02P5/40 H02P1/26 

Описание патента на изобретение SU600681A1

1

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для управления асинхронными электронриводамн, работающими в импульсных режимах регулирования скорости.

Известно устройство для илшульсного регулирования асинхронного двигателя 1.

Известное устройство, характеризуется тем, что при очередном подключении двигателя к сети возникают электромагннтные нереходные моменты уМд, величина и знак которых определяются начальными электромагнитными условиями (НЭМУ).

НЭМУ характеризуется начальным значением вектора потокосцепления ротора al;p(0), которое можно задать амплитудой и его угловым положением 6(0) относительно результирующего вектора напряжения сети (Уо. Знак момента Ми, возникающего прн подключении двигателя, и закон его изменения зависят в основном от 0(0), а величина ударного момента-от 1г|;р| (0).

Иотокосцепление ротора ij;p отключенного двигателя затухает во времени с некоторой постоянной времени, определяемой параметрами ротора. Угловое положение вектора относительно DC, т. е. текущее значение в зависит от скорости ротора сор, статического момента нагрузки MC, длительности t бестокоВОЙ паузы и распололчения векторов р и Uc в момент отключения. Для того, чтобы при очередном нодключенни нолучать переходный момент Л1п нужного знака п характера, необходимо это подключенне производить при определенных значениях в.

Известно устройство 2, являющееся нрототнпом предложенного, которое определяет момент совпадения фаз двух независимых источников переменного тока н управляет переключением двигателя с одного источника питания на другой в этот момент.

Устройство состоит из двух последовательно включенных транзисторных ключей и узла регулирования минимальной зоны фазового сдвнга. При совпадении фаз контролируемых источников оба ключа включаются и подают па узел регулирования нитающее наиряженне в течение полупернода. За это время накопительный конденсатор успевает зарядиться до порогового значения и выдается команда на нереключение.

Это устройство позволяет контролирсвать только синфазность двух систем напряжений, неизменных по амплитуде н частоте, в то время как прн контроле ИЭМУ асинхронной машины необходимо определять фазу двух векторов, одни из которых (Т/с) вращается с неизменной частотой (Bj и нмеет неизменную

амплитуду, а второй (фр) в зависимости от перечисленных выше параметров, меняет в широких пределах и частоту, и амплитуду.

Целью изобретения является реализация векторпо-импульсного управления асиихроннЫлМ двигателем, при котором очередное подключение двигателя происходит при таких начальных электромагнитных условиях, которые обеспечивают в зависимости от требований только иоложительиые либо только отрицательные значерчя Л4п, либо определяют переходный процесс с минимально возможными переходными составляющими Мц, для чего необходимо контролировать не синфазность, а желаемое (задаваемое переключателем) взаимное положение векторов ifc и ЕСУказанная цель достигается тем, что выходы бликов дискретного контроля фаз векторов наирял ения сети и ЭДО отключенного двнгателя через логические элементы Р1 подключены к входу логического элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки сигиала и формирователь открывающих импульсов подключен к входу тиристорного коммутатора.

Устройство осповапо на том, что начальная фаза нотокосцепления статора фс однозначно зависит от начальиого зиачения фазы вектора напряжения сети Ус, а определяет начальные значения ЭДС вс на обмотках отключенного двигателя. Это пололсепие позволяет в предлагаемом устройстве контролировать текущую фазу f/c и е и выбирать такое взаимное положение векторов Uc и ЕС, которое обеспечивает желаемый закон изменения Л1п, т. е. обеспечивать подключение двигателя не только при синфазном, но и при любом желаемом взаимном положении контролируемых векторов.

Кроме того, так как вектор с характеризуется перемепной амплитудой и частотой вращения, контроль текущих фаз ведется дискретно, по зонам, т. е. фаза векторов контролируется в неподвижной системе координат; по их пространственному распололсению в расточке статора. При этом появляется возможпость перейти от контроля различиых и неопределенных для ЭДС скоростей и периодов вращения векторов к контролю определенных положений каждого вектора в пределах части (зоны) двойного полюсного деления. Число зон выбрано равным щести, что наиболее просто реалируется при коптроле линейных или фазных напрял.епий трехфазной системы. Ири необходимости число зон можно увеличить, иапример до 12, если использовать и линейные, и фазные величины.

Устройство обеспечнвает фиксацию пространственного положения независимо от амплитуд ojjp и ЕС, вплоть до их полного затухания.

На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - электрическая схема части датчика фазы Uc, на фиг.

3 - электрическая схема части датчика фазы ЕС , на фиг. 4 - кривые ЭДС, иоясняющие работу устройства. Предлагаемое устройство содержит (см.

5 фиг. 1) асинхронный трехфазный электродвигатель 1, подключенный посредством импульсного тиристорного коммутатора 2 к питающей трехфазной сети 3; датчик 4 текущей фазы вектора напряжепия сети Uc, подключенный к

0 нитающей трехфазной сети 3; датчик 5 текущей фазы ЭДС обмоток отключения двигателя ЕС, подключеиный к обмоткам статора асиихронного двигателя (1); задающий переключатель 6, шесть входов которого связаны

с щестью выходами датчика о фазы ЕС, а шесть выходов - с щестью логическими элементами И 7-1,..., 7-6, которые так же соединены с шестью выходами датчика фазы U

„ 4; выходы логических элементов П 7-1,..., 7-6 связаны со входами логического элемента ИЛР1 8, выход которого соединен со входом элемента задержки 9; блок 10 формирования открывающих имнульсов, вход которого свя- зан с выходо.м элемента задержки 9, а выход подан на имнульсиый тнристорный коммутатор 2.

Датчик 4 фазы Uc состоит из трех идентичных устройств (см. фиг. 2), каждое из котод рых содерл ит трансформатор И, нервичиая обмотка которого связана с соответствующей фазой сетевого напряжения, а вторичиая обмотка со средней точкой управляет двумя ключевыми схемами. Входная цепь ключевой

g схемы содержит ограничитель на диоде 12, резисторе 13, стабилитроне 14, резисторе 15 и транзисторе 16, который базой подключен к аиоду стабилитрона 14, аноду диода 12 и через него к началу вторичной обмотки трансQ форматора И, эмиттером - к положительной шине источника питания и через последовательно соединенные резисторы 13 и 15 к средней точке вторичной обмотки трансформатора И. При этом средняя точка последовательно

- соединенных резисторов 13, 15 соединена с катодом стабилитрона 14. Коллектором транзистор 16 через резистор 17 подключен к отрицательной шине источника питания и через конденсатор 18 - к одному концу резистора

Q 19, второй конец которого соединен с отрицательной шиной источника питания, и базе транзистора 20. Транзистор 20 эмиттером соединен с положительной щиной источника питания, коллектором со входом логического

г элемеита И (7-1,..., 7-6) и через резистор 21 с отрицательной шиной источника питания. Конец вторичной обмотки трансформатора 11 соединен со входом второй, аналогичной, ключевой схемы. Резисторы 13 и 15 являются общими для обеих ключевых схем.

Датчик 5 фазы ЕС также состоит из трех идентичных устройств (см. фиг. 3), каждое из которых содержит трансформатор 22, первичная обмотка которого связана с соответствующей обмоткой статора асинхронного двигателя I, а вторичная обмотка со средней точкой управляет двумя ключевыми схемами. Входная цепь ключевой схемы содержит ограничитель из стабилитрона 23, диода 24, резисторов 25 и 26 и транзистор 27, который базой подключен к аноду стабилитрона 23, аноду диода 24, и через него к началу вторичной обмоткн трансформатора 22, эмиттером - к положительной шине источника питания и через последовательно соединенные резисторы 25, 26 к средней точке вторичной обмотки трансформатора 22 причем средняя точка последовательно соединенных резисторов 25, 26 соединена с катодом стабилитрона 23, коллектором - через резистор 28 к отрицательной шине источника питания и через резистор 29 к базе транзистора 30, который эмиттером соединен с положительной шиной источника интания, коллектором с входом логической ячейки элемента И и через резистор 31 с отринательной шиной источника питания.

Конен вторичной обмотки трансформатора 22 соединен с входом второй, аналог чной ключевой схемы. Резисторы 25, 26, являются общими для обеих ключевых схем.

Устройство действует следующим образом (см. фиг. 1).

Статорные обмотки асинхронного двигателя I при помощи тиристорного коммутатора 2 одновременно подключаются к сети 3 или одновременно отключаются от нее. Фаза Uc контролируется с точностью до 60 эл. град ири помощи датчика 4 фазы напряжения сети (см. фиг. 2). При нарастании напряжения фазы А от нуля в сторону положительного значения транзистор 16 через резисторы 13, 15, диод 12 и огра}1ичительный стабилитрон 14 получает открывающий сигнал и открывается. Конденсатор 18, ранее заряженный через эмиттер-базовый переход транзистора 20, начннает разряжаться через резисторы 17, 19, а транзистор 20, закрывается и на выходе 4-1 появляется сигнал, свидетельствующий о появлении положительной полуволны напряження фазы А. Ширина этого сигнала определяется постоянной времени пеночки элементов 17, 18, 19 и выбрана равной 20 эл. град. Аналогично на выходе 4-4 появится сигнал шириной 20 эл. град, при наступлении отрицательной ПОЛУВОЛНЫ фазного напрял ения. Такие же устройства следят за положительными и отрицательными полуволнами напряжения фаз В и С.

Таким образом, на выходах 4-1. 4-2

4-6 датчика (4) последовательно по мере изменения фазы напряжения появляются сигналы, уровень которых соответствует стандаптной логической единицы. Датчик 5 фазы ЭДС обеспечивает появление на своих шести выходах импульсов напряжения, соответствующего стандартной логической единице, длительностью 60 эл. град, при изменяющемся в широких пределах по амплитуде и частоте входном напряжении.

В схеме на фиг. 3, так же, как и в схеме фиг. 2 применены ограничения напряжения с

помощью стабтктитрона 23 диода 24 и резисторов 25, 26 и усилитель с коэффициентом усиления порядка 400-500 на транзисторах 27, 30. Здесь также описывается работа только половины одной нз трех идентичных частей блока 5. При цоявлен 1и на входе положительной полуволны ЭДС фазы А транзистор 27 открывается, а траизистор 30 закрывается, в результате чего на его выходе появляется напряжение, которое можно обозначить +Л. При появлении отрицательной ПОЛУВОЛНЫ ЭДС на второй половнне появнтся сигнал - А. В фазах S и С стоят аналогичттыс устройства, дающие индикацию знака ЭДС (±В

и ±С).

На верхней части фиг. 4 видно, что, если один период кривой, независимо от ее частоты и амплптуды разбить на шесть частей, то каждой такой части будет соответствовать опрсделениое соотнонление знаков полувол)1ьт фазных ЭДС. Если выбрать первый нз шести участков (зон), совпадающим с началом положительной полуволны сд, то для формирования выходов 5-1, 5-25-6 потребуется выдержать логическое соотнонгение элементов И, с входными сигналам, иоказанными в таблице.

30

35

40

При соблюдении этих условий на выходах 5-1; 5-2,..., 5-6 будут последовательно

возннкать напряжения длительностью- Те,

где Ге - период ЭДС (нижняя часть фиг. 4).

Итак, датчики 4 и 5 имеют по шесть выходов: 4-1; 4-2,,.., 4-6 и 5-1; 5-25-6,

напряжения на которых появ,тяются поочередно по мере того, как векторы Ur и ЕС проходят соответствующие зоны. Выходные сигналы одного из датчиков фазы (например, 5) через задающий переключатель 6 подаются совместно с выходными сигналами другого датчика фазы (4) на вход логических элементов И

7-17-6. Сигнал на выходе каждого нз

элементов И появится при заданных совпадениях текущих фаз С/с и ЕС с выбранными зо намн. Л елаемое начальное положение Ос, и ЕС обеспечивается задающим переключателем 6.

Например, если желаелгым является вк,тючение двигателя при пространственном совпадении векторов С7с(0) и Ёс(0), то задающим переключателем 6 соединяются одноименные

выходы датчика 5 и входы элементов И. Этим определяется возможность появления сигнала на выходах элементов И при одновременном наличии сигналов на выходах 4-1 и 5-1 или 4-2 И 5-2 и т. д., т.е. при заданном взаимном положении L/C Vi ЕС в любой из шести зон.

При совпадении сигналов на входе одного из элементов И, например, на входах 4-1 и 6-1 элемента И сигнал с его выхода поступает на вход элемента ИЛИ 8, с выхода которого через элемент задержки 9 сигнал ноступает на блок 10 формирования открывающих импульсов.

Блок 10 формирует мощный импульс, необходимый для включения импульсного тиристорного коммутатора 2.

На вход блока задержки 8 подается сигнал от задатчика скорости и вводится обратная но скорости двигателя.

Формула изобретения

Устройство для векторно-импульсного управления асинхронным электроприводом с тиристорным коммутатором в статорнои цепи двигателя, содержащее блоки дискретного контроля фаз векторов и логические элементы, отличающееся тем, что, с целью получения заданного характера переходного процесса ирн очередном подключении двигателя с незатухшим магнитным полем с высокой стабильностью и повторяемостью режима, выходы блоков дискретного контроля фаз векторов напряжения сети и ЭДС отключенного двигателя через логические элементы И подключены к входу логического элемента ИЛИ, выход которого черс. элемент задержки сигнала и формирователь открывающих имиул)сов подключен к входу тиристорного коммутатора.

Источники информации, иринятые во внимание при экспертизе

1.Соколов М. М. и др. Асинхронный электроиривод с импульсным управлением в цепи

выпрямленного тока ротора. М., «Энергия, 1972. с. 8-9.

2.Иатент США №. 3652866, кл. И 02J 3/00. 1972.

Похожие патенты SU600681A1

название год авторы номер документа
Устройство для управления короткозамкнутым асинхронным электродвигателем 1979
  • Гринченко Николай Николаевич
  • Старик Семен Моисеевич
SU866680A1
Устройство для защиты трехфазной электроустановки от обрыва фаз 1989
  • Зубко Михаил Петрович
  • Шевченко Владимир Михайлович
  • Чернов Константин Эдуардович
SU1758758A1
Устройство для динамического торможения трехфазного асинхронного электродвигателя 1990
  • Тукмаков Павел Константинович
  • Павлов Николай Илларионович
  • Юсупов Энвер Наильевич
SU1780138A1
Реле нагрузки шахтного асинхронного электропривода 1990
  • Коваленко Иван Иванович
  • Чернышев Виктор Иванович
  • Коваленко Олег Иванович
SU1767605A1
РЕКУПЕРИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ДВУХЗВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ 2014
  • Иванов Владимир Сергеевич
  • Кунинин Пётр Николаевич
  • Пугачёв Емельян Васильевич
  • Нусратов Пайрав Рухонидинович
  • Иванов Александр Сергеевич
RU2584002C1
УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗЫ ВЕКТОРА ЭДС ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 1991
  • Бабокин Г.И.
  • Лазарев А.И.
RU2038689C1
Асинхронно-вентильный каскад 1988
  • Ровинский Петр Абрамович
  • Ощепков Олег Николаевич
  • Тюряков Александр Михайлович
  • Яковлев Сергей Константинович
  • Иванов Александр Юрьевич
SU1716596A1
Электропривод переменного тока 1989
  • Шевцов Евгений Владимирович
  • Пименов Валентин Николаевич
  • Кутас Владимир Константинович
  • Шапиро Евгений Зиновьевич
SU1753574A1
Устройство для защиты синхронного электродвигателя от асинхронного режима 1980
  • Сивокобыленко Виталий Федорович
  • Левшов Александр Васильевич
  • Мишлаков Александр Александрович
SU909745A1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИСКРОВОГО РАЗРЯДА КОНДЕНСАТОРНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ 2005
  • Бойченко Виктор Федорович
  • Ячменева Наталия Викторовна
RU2312248C2

Иллюстрации к изобретению SU 600 681 A1

Реферат патента 1978 года Устройство для векторно-импульсного управления асинхронным электроприводом

Формула изобретения SU 600 681 A1

г/г. /

- лCPui.S

Zf,

ipuz.f

SU 600 681 A1

Авторы

Андрющенко Олег Андреевич

Подзолов Ричард Георгиевич

Обуховский Михаил Петрович

Капинос Владимир Иванович

Даты

1978-03-30Публикация

1975-06-25Подача