Устройство для управления асинхронным электроприводом Советский патент 1980 года по МПК H02P5/28 

Изобретение относится к электротехнике, а именно - к управлению электроприводами с асинхронными двигателями, и может применяться в элект роприводах лифтов и подъемников. Известно устройство для управления асинхронным электроприводом, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тиристорный регулятор напряжения с системой импульсно-фазового управления тиристорами, переключатель направления движения, два компаратора для режимов разгона и торможения, подключенные к их входам датчик частоты вращения электропривода и задающий генератор, состоящий из узла ускорения, на выходе которого вырабатывается нарастаю щий в функции времени управляющий сигнал, и узла замедления, образованного путевыми датчикаии и формирующего закон изменения частоты вращения в режиме торможения, блок задания режимов и. недостатком этого устройства является повышенная длительность переходных процессов вследствие изменения момента двигателя и его ускорения во время разгона и торможения. Наиболее .близко к предложенному по технической сущности и достигаемому результату устройство для управления асинхронным электроприводом, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя .тиристор ный регулятор напряжения с системой импульсно-фазового управления тиристорами, подключенный ко входу последней суммирующий усилитель, входы которого соединены с выходом регулятора частоты вращения и через релейный функциональный преобразователь - с выходом грузовзвешивающего блока, подклю ченные ко входам регулятора частоты вращения датчик частоты вращения и задатчик интенсивности, который может быть выполнен в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования, блок задания режимов, соединенные последовательно блок интегрирования и блок формирования требуемого закона изменения частоты вращения в функции пути в режиме торможения, включенные через выходной элемент блока, задания режимов между выходом датчика часто- ты вращени.ч и входом суммирующего усилителя, включенные через выходные элементы блока переключения режимов межд выходом задатчика интенсивности и вхо дом суммирующего усилителя блоки формирования управляющих сигналов в режимах разгона и торможения 2j . Недостатком этого устройства является повышенное время переходного про цесса, вызванное тем, что вследствие влияния изменяющегося момента трения в редукторе и существенной нелинейнос ти зависимости момента электродвигателя от управляющего сигнала на входе системы импульсно-фазового управления тиристорами-момент асинхронного элект родвигателя и его ускорение изменяются во время разгона и торможения в сторону уменьшения от допустимых величин. Цель изобретения - уменьшение длительности переходного процесса. Эта цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронным электроприводом, содержащее подключен ный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тиристорный регулятор напряжения с системой импульснофазового управления тиристорами, подключенный ко входу последней суммирующий усилитель, входы которого соединены с выходами грузовзвешивающего. блока и регулятора частоты вращения, подключенные ко входам регулятора ,частоты врсщения датчик частоты вращения и .задатчик интенсивности, выпол ненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничения и элемента интегрирования, блок задания режимов, введены узел определения момента асинхронного электродвигателя и узел определения момента трения в редукторе, причем два входа узла определения момента асинхронного электродвигателя подключены к выходам датчика частоты вращения электродвигателя и блока задания режимов, а его выход соединен со входом суммирующего усилителя, три входа узла определения момента трения в редукторе соединены соответственно с выходом грузовзвешивающего блока, с выходом датчика частоты вращения и со входом элемента интегрирования задачика интенсивности, а его- выход подключен ко входу суммирующего усилителя. Узел определения момента асинхронноРо электродвигателя выполнен в виде/датчика тока его статорной обмотки двух блоков возведения ,в квадрат, эле мента сравнения, дополнительного суммирующего усилителя, источника постоянного напряжения, ключевого элемента и блока перемножения-деления, причем выход последнего соединен с выходом узла определения момента асинхронного электродвигателя, два его входа перем ножения подключе-ны к выходу элемента сравнения и через первый блок возведения в квадрат - к выходу датчика то ка статорной обмотки электродвигателя, а его вход делителя соединен с выходом дополнительного суммирующего усилителя, два входа последнего под- ключены к выходу источника постоянного напряжения и через второй блок возведения в квадрат - к выходу элемента сравнения, первый вход которого через первый вход узла определения момента асинхронного электродвигателя соединен с выходом датчика частоты вращения, а второй вход элемента сравнения через ключевой элемент, управляющий вход которого через второй вход узла определения момента асинхронного электродвигателя подключен к выхЪду блока задания режимов, соединен с выходом источника постоянного напряжения. Кроме того, узел определения момента трения в редукторе выполнен в виде подключенного к двум входам этого узла, соединенным соответственно с выходом грузовзвешивающего блока и со входом элемента интегрирования задатчика интенсивности, элемента суммирования, подключенных к третьему входу этого узла, соединенному с выходом датчика частоты вращения, нелинейного элемента и разомкнутого операционного усилителя с управляемым блоком ограничения в цепи его обратной связи, подключенного к выходам указанных элемента суммирования и нелинейного элемента блока перемножения, диодного моста, диагональ переменного тока которого подключена к выходу блока перемножения, а диагональ постоянного тока подключена к управляющему входу управляемого блока ограничения в цепи обратной связи разомкнутого операционного усилителя. На фиг. 1 приведена схема предложенного устройства,- на фиг. 2 - схема узла определения момента трения в редукторе. Устройство для управления асинхронным электроприводом содержит подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя 1 тиристорный регулятор 2 напряжения с системой 3 импульсно-фазового управления тиристорами, подключенный ко входу последней суммирующий усилитель 4, входы которого соединены с выходами грузовзвешивающего блока 5 и регулятора 6 частоты вращения, подключенные ко входам регулятора б частоты вращения датчик 7 частоты вращения и задатчик 8 интенсивности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента 9 ограничения и элемента 10 интегрирования, блок 11 задания режимов, узел 12 определения момента асинхронного электродвигателя и узел 13 определения момента трения в редукторе, причем два входа узла 12 определения момента аси: крокного электродвигателя подключены к выходам датчика 7 частоты врадения электродвигателя и блока 11 задания режимов, а его выход соединен со входом суммирующего усилителя 4, три входа узла 13 определения момента тре ния в редукторе соединены соответственно с выходом грузовзвешиваюцего блока 5, с выходом датчика 7 частоты вращения и со входом элемента 10 интегрирования задатчика 8 интенсивности, а его выход подключен ко входу суммирующего усилителя 4. Узел 12 определения момента асинхронного электродвигателя выполнен в виде датчика 14 тока его статорной об мотки, двух блоков 15 и 16 возведения в квс1драт, элемента сравнения 17, дополнительного суммирующего усилителя 18, источника 19 постоянного напряжения, ключевого элемента 20 и блока 21 перемножения-деления, причем ВЕЛХОД последнего соединен с выходом узла 12 определения момента асинхронного электродвигателя два его входа перемножения подключены к выходу элемента сравнения 17 и через первый блок 15 возведения в квадрат - к выходу датчика 14 тока статорной обмотки электродвигателя, а его вход делителя соединен с выходом дополнительного суммирующего усилителя 18, два входа последнего подключены к выходу источника 19 постоянного напряжения и через второй блок возведения в квадрат 16 - к выходу элемента сравнения 17, первый вход которого через первый вход узла 12 определения момента асин хронного электродвигателя соединен с выходом датчика 7 частоты вращения, а второй - через ключевой элемент 20, управляющий вход которого через второй вход узла 12 определения момента асинхронного электродвигателя подключен к выходу блока 11 задания режимов, соединен с выходом источника 19 постоянного напряжения. Узел 13 определения момента трени в редукторе (фиг. 2) выполнен в виде подключенного к двум входам этого уз ла, соединенным соответственно с выходом грузовзвешивающего блока 5 и со входом элемента 10 интегрирования за датчика 8 интенсивности, элемента 22 суммирования,, подключенных к третьему входу этого узла 13, соединенному с выходом датчика 7 частоты вращения нелинейного элемента 23 и разомкнуто го операционного усилителя 24 с управ ляемым блоком 25 ограничения в цепи его обратной связи, подключенного к выходам указанных элемента 22 суммирования и нелинейного элемента 23 бло ка 26 перемножения, диодного моста 2 диагональ переменного тока которого подключена к выходу блока перемножения 26, а диагональ постоянного тока подключена к управляющему входу упра . го блока 25 ограничения в цепи обратном связи разомкнутого операционного усилителя 24. Устройство работает следующим образом. На входе суммирующего усилителя 4 сравнивается фактическое значение момента М асинхронного электродвигателя с его заданным значе нием, опрееляемым ЕЫХОДИЫ1.1 напряжением Up.-} в регулятора б частоты вращения и суммой выходных сигналов грузовзвешиваюего блока 5 и узла 13 определения моента трения в редукторе, характеризующей статический момент нагрузки электродвигателя М, причем при больом коэффициенте усиления суммирую- , его усилителя 4 обеспечивается ра- венство сравниваемых величин J где масштабный M Mc-tкоэффициент момента) . Тогда во время переходных процессов, когда задатчик 8 интенсивности обеспечивает линейное изменение входного напряжения Ujj крутизна изменения которого пропорционс1льна допустимой величине ускорения (Ка-4в передаточный коэффициент датчика 7 частоты вращения), при пропорциональном регуляторе частоты вращения с передаточным коэффициентом Кр4в момент электродвигателя изменяется в соответствии с зависимостью М М-j-+fT -,1 (1 -е ), где Т Постоянная време р4В 44Бни Т обеспечивает ограничение максимального значения рывка допустимой /d Cg величинои| -).(-д)|, а по истечении интервана времени t ЗТ динамический момент обеспечивает движение с максимальным до.пустиьялм ускорением, что способствует уменьшению длительности переходных процессов, причем максимальное ускорение обеспечивается независимо от изменяющейся величины момента трения в редукторе и от нелинейности механической характеристики электродвигателя. Утел 12 определения момента асинхронного электродвигателя работает следующим образом. С выхода источника 19 пбстоянного напряжения через ключевой элемент 20 на вход элемента 17 сравнения поступает сигнал, пропорциональный синхронной частоте враццения электродв1Цгателя со знаком, соответствующим знаку этой скорости в режиме разгона или торможения. Задание режима обеспечивается блоком 11 задания режимов, которы15 осуществляет переключение управляющего сигнала электропривода и схегиы включения тиристором регулятора 2 напряжения (не показано) и одновременно с помощью ключевого элемента 20 переключает знак синхронной частоты вращения. На вход элемента 17 сравнения поступает также с датчика 7 сигнал, пропорциональный фактической частоте вращения электродвигателя, а его выходной сигнал cJg- LO вместе с выходным сигналом первого блока 15 возведения в квадрат, пропорциональным квадрату тока статорной обмотки электродвигателя 3 , поступает на входы перемножения блока 21 перемножения-деления. На входы дополнительного суммирующего усилителя 18 с выхода источника 19 постоянного напряжения поступает сигнал, пропорциональный величине М приведенное фазное сопротивление ротора электродвигателя и индукт-ивное сопротивление контура намагничивания, и с выхода второго блока 16 возведения в квадрат - сигнал, пропорциональный величине (Wc-w)2 - (1 ) , где приведенное индуктивное сопротивление ротора электродвигателя. Сумма этих сигналов с выхода дополнительного сум мирующего усилите)ПЯ 18 поступает на вход делителя блока 21 перемноженияделения, на выходе которого при этом формируется сигнал, .пропорциональный моменту асинхронного электродвигателя 3R23 {cOc-w) {Щ(. u),-wf( {al ) Узел 13 определения момента трени в редуктора работает следующим образом. На входы элемента 22 суммирования поступают сигналы, пропорциональные моменту активной нагрузки Mj(c выход грузовзвешивающего блока 5) и дина(здесь испол мическому моменту зуется сигнал задания этого динамического момента, формируемый на вход элемента 10 интегрирования задатчика интенсивности). Выходной сигнал элемента 22 суммирования пропорциональный суммарному передаваемому через р дуктор моменту, поступает на первый вход блока 26 перемножения, на второ вход которого U выхода нелинейного элемента 23 поступает сигнал, пропор цийнальный коэффициенту трения в редукторе Kifp, зависящему от величины частоты вращения электродвигателя и валов редуктора. Выходной сигнал бл ка 26 перемножения через диодный мос 27 поступает на управляющий вход управляемого блока 25 ограничения. Поступающий на вход разомкнутого опера ционного усилителя 24 - сигнал с дат чика 7 частоты вращения определяет знак выходного сигнала этого операционного усилителя, а величина этого сигнала равна напряжению ограничения управляемого блока 25 ограничения, вследствие чего формируемый на выходе операционного усилителя сигнал пропорционален моменту трения в редукторе: )/. signCO, (Mj. +П Таким образом, изобретение обеспечивает во время переходных процессов поддержание момента асинхрбнного электродвигателя на уровне, соответствуюем сумме статического момента нагрузки с учетом величины момента трения в редукторе и максимального динаического момента, что обеспечивает максимальное допустимое ускорение в режимах разгона и торможения и уменьение длительности переходного проесса. Формула изобретения 1.Устройство для управления асин-; хронным электроприводом, содержащее подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя тиристорный регулятор напряжения с ситемой импульсно-фазового управления тиристорами, подключенный ко входу последней суммирующий усилитель, входы которого соединены с выходами грузовзавшивающего блока и регулятора частоты вращения, подключенные ко входам регулятора частоты вращения датчик частоты вращения и задатчик интенсиэности, выполненный в виде соединенных последовательно и охваченных отрицательной обратной связью элемента ограничений и элемента интегрирования блок задания режимов, отличающеес я тем, что, с целью уменьшения длительности переходных процессов, в него введены узел определения момента асинхронного электродвигателя и узел определения момента трения в редукторе, причем два входа узла определения момента асинхронного электродвигателя подключены к выходам датчика частоты вращения электродвигателя и блока задания режимов, а его выход соединен со входом суммирующего усилителя, три входа узла определения момента трения в редукторе соединены соответственно с выходом грузовзвешивающего блока, с выходом датчика частоты вращения и со входом элемента интегрирования задатчика интенсивности, а его выход подключен ко входу суг 1мирующего усилителя. 2,Устройство по .п. 1, .о т л и чающееся тем, что узел определения момента асинхронного электродвигателя выполнен в виде датчика тока его статорной обмотки, двух блоков возведения в квадрат, элемента сравнения, дополнительного суммирующего усилителя, источника постоянного напряжения, ключевого элемента и блока перемножения-деления, причем выход последнего соединен с выходом