Устройство для торможения частотнорегулируемого электропривода Советский патент 1979 года по МПК H02P5/40 H02P7/42 

36 2, сумматор: 3, фильтр 4 датчика напр жения 5, датчик 6 входного тока инв тора, усилитель 7, делитель 8, ШИП тока тормозного резистора, сумматор тока 10, конденсатор 11, инвертор 12 и Электродвигатель 13 с производст. ванной установкой, .. Заданное устройством 1 напряжени через входной фильтр 2 поступает на сумматор 3; На в торой вход суг/пматора 3 подается напряжение с выхода фильт ра 4 датчика напряжения 5 инвертора 12, которое берется с выхода конден сатора 11. На третий вход сумматора поступает выходное напряжение датчик б входного тока инвертора 12, Этот ток является 1выходной величиной инве тора, но измеряется во входной цепи Выходное напряжение сумматора 3 подается на вход усилителя 7. На входы делителЯ; 8 поступают выходные напряжения усилителя 7 и фильтра 4 дат чика напряжения. После деления первого напряжения на второе выходной сигнал делителя 8 поступает на liMn 9. Выхрдом ШИП 9 является ток, пропорциональный произведению выходного сигнала-делителя и напряжения на конденсаторе 11, поэтому на схеме выход конденсатора 11-соединяется, с вторым входом ШИП 9, который является как бы множителем входных сигналов. . В сумматрре 10 производится алгебраическое сложение поступающих на его входы тока инвертора 12 и тока с выхода ШИП 9. Суммарный ток с выхода сумматора 10 поступает на . .конденсатор 11, выходом которого является напряжение, поступающее на вход инвертора 12. На второй вход инвертора 12 поступает воздействие от двигателя 13 с производственной установкой, которое вместе с сигналом управления частотой определяет ток инвертора. Устройство для торможения частотно-регулируемого электропривода, работает следующимобразом. От задающего устройства 1 через входной фильтр 2 с передаточной функцией. W.,(p)-напряжение U поступает на су1 ™атор 3, где из него вычитается сигнал и, фильтра 4 датчика напряжени-я 5 ин- йертора (или ЭДС двигателя) и. прибавляется сигнал компенсации .БКоднего тока инвертора i , поступающий с датчика тока 6. Выходное напряжение сумматора 3

.-и

(2)

поступает на усилитель 7 с коэффициентом усиления К,, его выходное спряжение подается на делитель 8, 65

I-VP)

NW(p-

18)

. где С - емкость конденсатора. Напряжение на конденсаторе 11 является входным напряжением инвертора 12. Ток инвертора 12 в тормозном режиме определяется, мощностью, которая подводится от производственной установки через электродвигатель 13, Поэтому ток инвертора в данном случае следует рассматривать как возмущение, поступающее от производственной устав котором происходит деление на выходное напряжение фильтра датчика напряжения н.д. Получающееся после деления напряжение { S;Su;; b . (3) управляет работой 11ШП и определяет относительную продолжительность подключения тормозного резистора Ufiin 9. Средний ток тормозного резистора-fp при работе ШИП пропорционален напряжению инвертора U и сигналу управления ШТ-П (4) т.еч объект управления содержит блок умножения на выхо.дную переменную. Это существенное отличие данного объе.кта. Передаточная функция датчика напряжения 5 и фильтра 4 при единичном коэффициенте усиления имеет вид W гп .) р) установившемся режиме Рн и передаточная функция прямого каяйла (элементы 7,8 и 9)после отбрасывания уравнений статики, исходя из (3) и. (4), оказывается равной Ь(р 5i p -ziKF). (б) т.е. является постоянной величиной, не зависящей от напряжения инвертора. После этого можно на структурной схеме (фиг. 2) усилитель 7,делитель 8 и ШИП 9 объединить в один элемент с постоянным коэффициентом передачи Ки. Таким образом устраняется первый недостаток прототипа. Окончательная структурная схема с учетом объедине- НИН приведена на фиг.З. Средний ток конденсатора равен азности входного тока инвертора 1 среднего тока тормозного резистоа 1р . На схемах эту операцию выполняет сумма т,ор 10. Конденсатор 11 представляет интегрирующее звено с передаточной функиейновки или системы управления частото через двигатель. По полученной струк турной схеме (фиг.З) передаточная фу ция замкнутой системы по задающему в действию равна ) -i ( (5 Отсюда видно, что фильтр датчика на.пряжения оказывает форсирующее воздействие (числитель в (9) это знаменетель из (5)), которое приводит в прототипе к большому перерегулированию и понижению помехоустойчивости., Форсирующее действие фильтра 4 датчика напряжения 5 в предлагаемой схе мё ослабляется входным фильтром 2. , Полная нейтрализация получается при -гГф Т когда (9) приобретает вид Кг, т Влагодаря этому уменьшается перерегу лирование и повышается помехоустойчи вость по входу, выбором Кп можно пол чить желаемыйВИД переходного процес са. В частности, при получается настройка на модульный оп тимум и (10) получает вид ( ,(P- а-1 2((-2(5p+-t один из наиболее рациональных для за нутых систем. Компенсация возмущенного воздейст ВИЯ осуществляется подачей напряжени Ut(j) на сумматор 3. Благодаря этому при возрастании входного тока инвертора одновре енно; возрастает средний ток тормозного резистора, и ток конденсатора согласно (7) изменяется в меньшей мере. Следовательно, меньше. изменяется и напряжение инвертора. ;Т1ри получается полная компенсация возмущения, т.е. приращения вызывают равное приращение it устраняет замедленную реакцию на воз мущение, свойственную прототипу. В итоге. предлагаемое устройство при инверторном торможении обеспечивает астатизм по управляющему и возмущающему воздействиям, обладает хорошими динамическими свойствами- в широком диапазоне регулирования напряжения. Эти свойства позволяют использовать устройство как в простейш частотных электроприводах, выпускаемых в настоящее время, так и для двух мерных (векторных) систем управления как систему регулирования контура на пряжения, подчиненную контурам тока, скорости и т.п. Переход от двигательного режима к тормозному (т.е. переключение систем регулирования) происходит автоматически. При наличии фильтра в датчике тока компенсация изменений тока инвертора происходит не мгновенно. Однако введение фО эсирующего звенадлА ускорения компенсации целесообразно ввиду понижения помехоустойчивости. При отсутствии фильтра в датчике напряжения для получения желаемой настройки системы входной фильтр должен быть установлен не до сумматора, а..после него. Место подключения тормозного резистора и датчика напряжения (на входе или на выходе инвертора) принципиального значения не имеет, так как при инверторном торможении все напряжения изменяются пропорционально. В частности, вместо датчика напряжения можно применить датчик ЭДС двигателя. - Применение данного устройства в асинхронных электроприводах с частотным управлением позволит увеличить производительность производственных установок за счет сокращения времени торможения и улучшить качество продукции благодаря улучшению динамических показателей устройства в целом . Формула изобретения Устройство для тйрможения частотно-регулируемого электропривода;, содержащее инвертор, датчик напряжения двигателя, широтно-ймпульсный прерыватель тока тормозного резистора, подключенного к входу инвертора, сумматор, первый вход которого соединен с выходом задающего устройства, а второй вход - с датчиком напряжения, усилитель, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход со входом широтно-Импульсного прерывателя, отличаю щеес я тем, что, с целью повышения эффективности горможения в широком диапазоне регулирования скорости, введены делитель и датчик входного тока инвертора , причем делитель включен между усилителем и широтно-импульсным прерывателем и дополнительно соединен с датчиком напряжения, а выход датчика входного тока инвертора подключен к третьему входу сумматора. Источникиинформации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Швейцарии 561980, кл.Н 02 Р 7/62, 15,05.75. 2.Патент США № 389972S, кл. 318-227, 12.08.76. 3.Отчет по НИР, выполненный в Уральском политехническом институте им.С.М.Кирова Nf Б512130, с.73-77, -11.03.76.