Частотно-регулируемый электропривод Советский патент 1980 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулирования скорости асинхронных электродвигателей с большими моментами инерции путем изменения питающего напряжения и частоты для поддержания заданного значения абсолютного скольжения ротора. Известен частотно-регупируемыйэлектропривод с поддержанием пхх;тоянстЕаабсо лютного скольжения ротора путем сравнения напряжения на статоре электродвигател с эталонным равным произведению частоты тока статора на его величину, и воздействие на подводимое напряжение сиг налом, пропор циональным их разности. Этот электропривод содержит асинхронный электродви гатель, источник питания с двумя каналами управления (по частоте и по напряжению). В электропривод входят также пост yпpaвлeния задающий частоту, множительное устройство, устройство сравнения и регулятор напряжения д . Недостатки этого электропривода зак пючаются в том, что питание двигателя должно осуществляться строго синусоидальным напряжением, в противном случае имшошиеся высшие гармоники значительно увеличиваются в множительном устройств, искажая значения регулируе- fvfbix параметров. При этом частота пиГающего напряжения является регулируемой величиной, и поэтому весьма трудно добиться строгой синусоидальной формы на разных частотах. Кроме того, данное устройство имеет низкую точность регу- лирования вследствии пренебрежения активным сопротивлением обмотки статора которое на низких частотах определяет величину тока статс а. Наиболее близким техническим решением к изобретению является частотнорегулируемый электропривод, содержащий асинзфонный двигатель, подключенный к инвертору тока, соединенному посредством дросселя с выпрямителем, последовательНО включенные задатчнк интенсивности, задающий генератор и формирователь импульсов в схеме управления инЕ1ертором схему упра&ле}шя выпрямителем, соединен ную с регулятором тока, один вход котор го подключен к датчику тока цепи питания вьшрямителя, датчик выходного напря жения инвертера, выход которого подключен к регулятфу напряжения, бпо1Ш задания частоты, тока и напряжения 2 . Недостатками указанного электропривода являются низкая точность и малое быстродействие процесса регулирования. Объясняется это тем, что задатчик интенсивности, определяющий развертку частоты во времени, является программнык-г элементом системы, не учитывающим реальных текущих значений нагрузки и параметра абсолютного скольжения j@ двигателя. В приводах с большими маховыми массами наблюдаются паже срывы пуска, когда частота увеличивае ся быстрее, чем растет скорость двигате Этот процесс носит лавинообразный характер, так что в результате уве тачения скольжения J уменьшается эпектромаг™ нитный момент, что приводит к дальнейшему уве,личению j3 и т, д. Кроме з-ого, в таких электроприводах с длительньы временем разгона создание стабильного задатчика ннтенсивности является самостоательной сложной задачей. Его пр шенение в указанном электроприводе снижает тошость. Цель данного изобретения - повышени точности и быстродействия регулирования Указанная цель достигается тем, что в частотно-регулируемый электропривод введены коммутатор, компаратор и блок коррекции, а блоки задания частоты н тока выполнены с двумя входами,, причем коммутатор включен между выходами указанных блоков задания и регулятором - тока и задатчиком интенсивности, компаратор подключен к первому входу блок задания тока и выходу регулятора напряжения, а выходом - к коммутатору, блок коррекции включен между задатчиком интенсивности и регулятором напряжения На чертеже представлена структурная схема частотно-регулируемого элежтропривода. Электропривод содержит управляемый вьпфямитель 1, Ю1таемый от трехфазной сети, соединенный посредством дросселя 2 со входом автономного инвертора, 3 тока, выход которого нагружен на асинхронный цвигатель 4. Схема управления инвертором состоит из последовательно включенных задатчика 5 интенсивности, задаюш,его генератора 6 и формирователя 7 импульсов управления. Схема 8 управления выпрямителем соединена с выходом регулятора 9 тока в цепь обратной связи которого включен датчик 10 тока. Регулятор 9 тока и задатчик 5 интенсивности имеют блоки задания с двумя выходами задания каждый соответственно 11, 12 и 13 , 14, соединенными с коммутатором 15, к которому подключен компаратор 16, Регулятор 17 напряжения, к выходу которого подключен датчик 18 выходного напряжения инвертора, соединен через блок 19 коррекции с выхо дом задатчика 5 интенсивности. Устройство работает следующим образом. Замкнутая система управления осуществляет регулирование выходного напряжения и частоты в зависимости от момента сопротивления двигателя путем поддержания заданного скольжения Jo . Для обеспечения высокого качегства процесса управления регулятор 9 и задатчик 5 интенсивности имеют по два входа задания кажды, которые переключаются одновременно коммутатором 15 по команде компаратора 16 в зависимости от величины выходного сигнала регулятора 17 напряжения. Все указанные блогш работают в импульсном режиме (частота переключений достигает 10-20 кГи.), Таким образом, oбecпe швaeтcя скользящий режим системы, когда одновременно поддеришваются стабильными заданные значения тока и напряжения в зависимости от скольжения ,/О Такой релщм работы дости ким лишь при определенных значениях частоты питающего напряжения, которая устанавливается в преобразователе следующим образом. Вход 13 задания задатчика 5 интенсивности обеспечивает определенное нарастание частоты задающего генератора 6, выход 14 задает нулевой прирост частоты, т.е. при его подключении частота на выходе генератора 6 остается неизменной. Из двут4 сигналов задания на вьгходах 11 и 12 на вход регулятора 9 поступает наименьший из них. Такое переключение производится коммутатором 15 пок команде компаратора 16. Когда сигнал на выходе регулятора 17 больше, чем Лол на выходе 12, то к регулятору 9. и заца чику 5 интенсивности соответственно под ключаются выходы 12, 14. При этом ра Гон двигателя происходит при постоянных значениях тока и частоты. Абсолютное скольжение начинает уменьшаться, а напряжение - возрастать, воздействуя через датчик 18 выходного напряжения по цепи обратной связи на регулятор 17 напряжения. Как только сигнал на выходе регулятора 17 напряжения станет меньше jo коммутатор 15 и ко шаратор 16 подключат к регулятору 9 тока вы5СОД 11, а к за датчику 5 интенсивности ьыход 13. Частота начинает возрастать быстрее роста числа оборотов двигателя, скольжение увеличивается, напряжение на двигателе падает, а сигнал на выходе регулятора 17 напряжения увеличивается до тех пор, пока он не станет больше УХЛЛ на входе компаратора 16, тогда в системе происходит очередное переключение. Как уже указывалось, частота этих п реключений высока и обеспечивает скользящий режим работы и поддержание неизменным абсолютное скольжение двигателя. Практически частота на выходе пре образователя нарастает плавно. При выходе двигателя на номинальные обороты происходит ограничение сигнала задатчика 5 интенсивности и в системе поддерживается неизменная частота, вклю чен и работает при этом регулятор 17 напряжения. При торможении процессы протекают аналогично, только задатчик 5 интенсивности обеспечивает соответствующий спад частоты. Для обеспечения закона регулирования ;с постоянным скольжением вводится корректирующий блок 19, котфый должен иметь нелинейную характеристику, чтобы обеспечить В . Частотно-регулируемый привод обеспечивает высокую точность регулирования заданных параметров: тока, напряжения и частоты на выходе преобразователя час тоты при поддержании постоянным абсолю ного скольжения двигателя. Для двигателя увеличивается быстродействие процесеа регулирования, которое позволяет сократить время пуска н торможения на 30%, что значительно уменьшает потребление электроэнергии. Кроме того, благодаря улучшению качества регулирования исключается возможность срывов пуска или торможения. Введенные в схему привода коммутатор и компаратор выпол- иены на интегральных микросхемах, что снижает массогабаритные показатели н стоимость привода. Ф о рьм ула изобретения Частотно-регулируемый электропривод содержащий асинхронный двигатель/подключенный к инвертору тока, соединенному посредством дросселя с вьпфямителем, последовательно включенные задатчик интенсивности, задаюищй генератч) н формировш ль импульсов в схеме управления инвертором, схему управления выпрямителем, соединенную с регулятором тока, один вход которого пооключен к датчику тока цепн питания выпрямителя, датчик выходного напряжен инвертора, выход котфого пошлючен к регулятору напряжения, блоки задания частоты, тока и напряжения, отличаюшийс я тем, что, с целью повышения T0 fности и быстродействия регулирования, в него введены коммутатор, компаратор и блок коррекции, а блоки задания час-г тоты и тока выполнены с двумя выходами, причем коммутатор включен между выходами указанных блоков задания и регулятором тока и задатчиком интенсивности, компаратор подключен к первому входу блока задания тока и выходу регулятора напряжения, а выхоаом - к коммутатору, блок корре кции (вйлючен, между задатчиком интенсиююсти и регу- лктором напряжения. Источники информация, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 463216, кл. Н 02 Р 7/42, 1975. 2.Авторское свидетальствоСССР № 409347, кл. Н 02 Р 5/4О, 1974.

Ujad