Асинхронный электропривод с экстремальным управлением Советский патент 1980 года по МПК H02P7/36 

(54) АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ

t

Изобретение относится к электротех-i нике и может быть использовано для управления асинхронным электроприводом с нерегулируемым по угловой скорости и работающим при постоянной частоте асинхронным короткозамкнутым электродвигателем.

Известны асинхронные электроприводы с экстремальным управлением, содёр-жаадие вычислительное устройство, непрерывно решающее управление, определяющее условие оптимума некоторого оптимизирующего энергетического показателя l.. В это вычислительное устройство должна вводиться информация о частоте, моменте и потоке двигателя и о тетлпературе его обмоток.

Известны также электроприводы, в которых производится подрегулировка напряжения в функции текущего момента нагрузки двигателя. Для этого используется датчик момента двигателя и множительное устройство в канале регулирования Напряжения на двигателе. В треУПРАВЛЕНИЕМ

тьей группе этих электроприводов регулирование напряжения для достижения экстремума потребляетлой мощности или тока осуществляется в функции скольжения д&игателя с воздействием на канал регулирования напряжения, либо посредством систш ы стабилизации абсолютного скольжений, ли,бо путем регулирования тока по определенному закону посредстJBOM функционального преобразователя.

fO Для этого используется датчик абсолютного скольжения и управляемый источник переменного тока

В четвертой группе этих электроприводов используется принцип поиска экстре15мума. Основанные на этом принцште асинхронные электроприводы имеют сложные сх&лы, требуют высокой чувствительности сравнивающих устройств, сложной к громоздкой схемы управления. Им свойст20венны потери мощности на поиск,а также автоколебания около точки экстралума, что снижает эффективность экстремального регулирования. Сложность всех указанных групп асйюфонных электроприводов с экстремальным управлением определяет их высокую стоимость, требует установки сложных датчиков и вызывает трудности в эксплуатации. Это препятствует использованию указанных электроприводов для массового применения, особенно при малой и средней мощности двигателей. Навгболее близким техническим решеуяем к изобретению является асннхронньй электропривод с экстремальным управлением, сод жащий acmnqpoHный электродвигатель, подключенный к блоку регулирования напряжшвгя,, и экстремальный регулятор миншлизации тока, вход которого соединен с датчиком тока двигателя, а выход - со входом блока регулирования напряжения 2. Недостатком известного электропривода является сложность, низкое быстро - действие и надежность, высокая стоимость. Кроме того, данное устройство может быть использовано только в ре-г жиме минимума тока статора. Целью изобретения является упрощен электропривода с экстремальным управл HHQvf для случая постоянной частоты напряжения на статоре и возможность оптимизашш режимов работы электропривода по нескольким параметрам, т. е .минимизации либо тока статора асинхроН ногчэ двигателя, либо потерь активной мопшости в двигателе, либо оптимизаtam его коэффипиента мощности, - с одтм и тем же устройством, но 1фи различной его настройке Указанная цель достигается тем, что в асинхронный электропривод с экстремальным управлением, содержащий асин хронный электродвнгатеяь, подключенны к блоку регулирования напряжения, и экстретлальный регулятор минимизации ШШ, взюй которого соединен с датчиком тока электродвигателя, а выход со входом блока регулирования налряж.е Ния, введо подключенньШ ко входу блок регулирования напряжения датадк напряжения, а экстремальный регулятор выполнен в виде последовательно соединен нь1Х функционального преобразователя с экспоненциальной характеристикой и таерпнонного звена. На чертеже представлена структурн сх&ла асинхронного электропривода с экстремальным уттравлением. Асинхронный электропривод с экстр мальным управлением содержит асинхро 7 54 ный электродвигатель 1, подключенный к питающей сети через блок 2 регулирования напряжения, например тиристорный регулятор напряжения, с двумя входами, датчик 3 тока статора электродвигателя, датчик 4 напряжения на статоре электродвигателя, функциональный преобразователь 5 с характеристикой вида х а (1 -е), выполненный, например, либо в виде простого амплитудного фильтра, либо в виде оёычного резисторностабилитронного блока нелинейности с аппроксимацией указанной характеристики двумя- тремя отрезками прямых линий, и инерционное звено 6, Датчик напряжения 4 подключен СВОЕМ выходом к первому входу блока 2, а входом - к выходу этого блока. Преобразователь 5 через инерционное звено б подсоединяет выход датчика 3 ко второму входу блока 2. Для асинхронного двигателя, работающего при неизменной частоте напряжения на его статоре, при любой нагрузке на его валу всегда может быть определено такое напряжение статора, которое обеспечит либо минимум потребляемого тока или активной могцности, либо оптимум коэффициента мощности, соответствующие данной наг|рузке двигателя. При увеличении Нагрузки возрастает ток статора двнгателя 1, то есть увеличивается сигнал с датчика 3 тока, который подается на функциональный преобразователь 5с характеристикой вида х ; а (1 -6), связывающей оптимальные значения тока статора с оптимальными значениями напряжения на статоре двигателя с учетом коэффициента усиления блока 2 регулирования нащэяжения и коэффициента передачи датчика 3 тока, досТавляющш т экстремум выбранному для оптимизахпш энергетическому показателю. Возросший На выходе преобразователя 5. сигнал поступает На вход звена 6, вьшолняющего функцик) фильтра низкой частоты и необходимого для достижения устойчивости работы электропривода. С инерционного звена сигнал поступает на вход блока рстулирования напряжения. В результате напряжение На статоре двигателя 1 увеличивается до тех пор, пока ток статора увеличиваясь, не достигнет значения, соответствующего оптимуму энергетического показателя, выбранного для оптимизации, например, минимума тока статора при данной нагрузке. При сбросе нагрузки ток двигателя уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на двигателе

до нового оптимального значения. Для реализации экстремального управления в рассматриваемом электроприводе необходимо, чтобы блок 2 обладая однозначной характеристикой вход-выход, т.е. чтобы гфи данном сигнале на его .входе, подсоединенном ic выходу звена; 6, напряжение на выходе блока 2 не зависило бы от колебаний напряжения сети и от изменения его нагрузки. Такая однозначность - характеристики блока 2 дости;гается использованием жесткой отрицательной обратной связи по напряжению на выходе блока 2, реализуемой посредством датчика 4 напряжения, выход / которогх подключен к первому входу блока 2. Для устойчивой работы электропривода необходимо, чтобы инерционность контура стабилизации напряжения была бы меньше инерционности контура pei yлирования напряжения в функции тока статора. При использовании описываемого электропривода не требуются дополнительные средства для пуска и останова двигателя. Для пуска двигателя необходимо замкнуть цепь контура рег тирования напряжения в функции тока статора. При этом произойдет плавный самозапуск двигателя с ограничением пускового тока, с устранением ударных токов и с бескон. тактным подсоединением его к сети. Для остановки двигателя размыкают указанну пепь, обеспечивая бесконтактное отключение его от сети.

Конкретная требуемая характеристика функционального преобразователя 5 в „ цифровом вьфажении, в кошсретных единицах измерения, может быть получена как линия, соединяющая точки экс тремумов характеристик двигателя в координатах: ток статора (оптимизируемый энергетический параметр), напркжевсие на Ьтаторе двигателя. Можно производить и

«

упрощенную настройку функционального преобразователя 5 по двум точкам: на холостом ходу двигателя и при номиН льйой нагрузке.

AcинJqpoш ый электрпривод с экстремальным управлением имеет достаточно простую схетлу, обладает высоким быстродействие, не имеет потерь энергяи и времени на поиск экстремума, что Повышает надежность электропривода с экстремальным управлением, снижа ет его стоимость, упрощает эксплуатацию, повышает экономичность и позволяет использовать в электроприводах малой и средней мощности.

Формула изо бретения

Асинхронный электропривод с экстремальным управлением, содержащий асннхроннь1й электродвигатель, подключённый к блоку регулирования напряжения, и экстремальный регулятор мишплизашш тока, вход которого соединен с датчщрм тока двигателя, а выход -со входом блока регулирования напряжения, отличающийся т&л, что, с целью упрощения, в него введен подключенный ко входу блока регулирования напряжённ датчик напряжен1Ш, а экстремальный регулятор вьшолнен в виде последовательно соединенных функционального преобразователя с экспоненциальной характеристикой и инерционного звена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Савдлер А, С. и др. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями, М., Знергия, 1974,

с. 190-200.

2,Патент США № 372384О, кл. 318-432, 1973 (прототип).