Асинхронный частотно-регулируемыйэлЕКТРОпРиВОд Советский патент 1981 года по МПК H02P7/42 

54) АСИНХРОННЫЙ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода механизмов, применяемых в различных отраслях промышленности, а именно химической, текстильной металлургической и других.

Известен частотно-регулируемый электропривод/ содержащий преобра- зователь с каналом регулирования частоты и напряжения,, к выходу которого подключен асинхронный, электродвигатель, измеритель модуля, электродвижущей силы асинхронного электродвигателя, выход которого подключен к измерителю рассогласования,, второй, вход которого подключен к устройству задания электродвижущей силы, а выг ход - к каналу регулирования напряжения, задающий генератор, вход которого подключен к устройству- задания частоты, а выход - к каналу регулирования частоты преобразователя. В-таком электроприводе при регулировании потока в воздушном зазоре электродвигателя сигнал, пропорциональный модулю ЭДС электродвигателя, сравнивают с сигналом уставки, а сигнал рассогласования подается в канал регулирования напряжения преобразог . вателя

. Недостатком такого электропривода является то, что по мере уменьшения частоты.уменьшается сигнал рассогласования, соответствующий одному и тому же отклонению магнитного потока от требуемого значения, что приводит к росту ошибки системы поддержания ЭДС, а соответственно к снижению момента, развиваемого асинхронным эле0ктродвигателем.

Известен частотно-регулируемый &лёктропривод, содержащийпреобраёователь частоты .с каналом регулирования частоты и напряжения, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, измеритель модуля ЭДС асинхронного электродвигателя, выход которого подключен к одному из входов блока деления, второй вход которого подключен к устройст0ву задания.частоты, а выход к одному из входов измерителя рассогласования, второй вход которого подключен к устройству задания закона соответствия

5 электродвижущей силы и частоты, а выход к каналу регулирования напряжения, задающий генератор, вход которого подключен к устройству задания частоты, а выход к каналу регу0 лирования частоты преобразователя.

В таком частотно-регулируемом элетроприводе система регулирования ДС асинхронного двигателя обеспеивает постоянную относительную по- . решность поддержания ЭДС, а соответтвенно и потока во всем диапазоне астот U2l.

Недостатком данного электропривода является то, что в динамических режимах возможно нарушение заданного закона соответствия между напряжением и частотой, что приводит к снижению перегрузочной способности привода, срыву частотного пуска, а так-, же большим перенапряжениям на полупроводниковых элементах преобразователя частоты при торможении привода. Это определяется тем, что при скачкообразном увеличении входного сигнала частота задающего генератора и, как следствие, выходная частота преобразователя увеличивается мгновенно и на зажимы асинхронного двигателя подается напряжение высокой частоты. В этом случае происходит прямой пуск двигателя, сопровождающийся большой кратностью пускового тока. Из-за ограничения по току в преобразователе его напряжение возрастает в меньшей степени, нарушается закон соответствия между частотой и напряжением двигателя и снижается его перегрузочная способность.

При скачкообразном уменьшении частоты вся энергия, запасенная маховыми массами механизма и двигателя, превращается в электрическую энергию и переходит в фильтр преобразователя, что приводит к росту напряжения на полупроводниковыхэлементах преобразователя, и может вызвать их пробой. Цель изобретения - повышение перегрузочной способности привода и повышение надежности электропривода путем повышения точности соответствия частоты и напряжения в динамических режимах.

Прставленная цель достигается засчет того, что в устройство, содержащее, преобразователь частоты с каналом регулирования частоты и напряжения, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель, измеритель модуля электродвижущей силы асинхронного двигателя, выход которого подключен к одному из входов блока деления, второй вход которого подключен,к блоку задания частоты, а выход - к одному из входов измерителя рассогласования, второй вход которого подключен к блоку задания закона соответствия электродвижущей силы и частоты, а выход - к каналу регулирования частоты и напряжения преобразователя, введены два управляемых ключа и блок контроля соответствия между частотой и электродвижущей силой асинхронного двигателя, вход которого подключен к выходу измерителя рассогласования, управляющи входы первого и второго управляемых ключей подключены соответственно к первому и второму выходу блока контроля соответствия между частотой и электродвижущей силой асинхронного электродвигателя, вход одного управляемого ключа подключен к выходу блока задания частоты, вход второго управляемого ключа связан с выходом измерителя модуля электродвижущей силы, выходы управляемых ключей связаны с каналом регулирования частоты преобразователя.

Канал регулирования частоты содержит задающий генератор, который при аналоговом задании частоты входом подключен к; выходам управляемых ключей и выходом к регулятору частоты преобразователя, а при импульсном задании частоты задающий генератор входом подключен к измерителю модуля электродвижущей силы и выходом к входу второго управляемого ключа.

На фиг. .1 схематически представлен электропривод при управлении им аналоговым задающим генератором; на фиг. 2 -, то же при управлении импульсным задающим генератором.

Электропривод содержит преобразователь 1 частоты с каналами регулирования частоты и напряжения. Выход преобразователя 1 частоты соединен с входом асинхронного двигателя 2. К асинхронному двигателю 2 присоединен измеритель 3 модуля электродвижущей силы асинхронного двигателя, который может быть выполнен, например, в виде специальной обмотки или в виде устройства косвенного измерения электродвижущей силы, выполненного, например, на трансформаторах напряжения и трансформаторах тока. Выход измерителя 3 модуля электродвижущей силы асинхронного двигателя 2 подключен к первому входу блока 4 деления, а второй вход блока деления подключе к выходу блока 5 задания частоты. Выход блока 4 деления подключен к первому входу измерителя б рассогласования, второй вход которого соединен с выходом блока 7 задания закона соответствия электродвижущей силы к частоте электродвигателя. Выход измерителя 6 рассогласования через бло

8контроля соответствия методу частотой и электродвижущей силой синхронного двигателя подключен к управляющим входам двух ключей, первый ключ

9из которых соединен с выходом блока 5 задания частоты, а второй ключ

10соединен с выходом измерителя 3 модуля электродвижущей силы асинхронного двигателя. Выходы ключей 9 и

10 объединены и через задающий генератор 11 подключены к каналу регулирования частотой преобразователя 1, а общая точка.соединения измерителя б рассогласования и управляющего входа блока 8 контроля соответствия: между частотой и электродвижущей си лой асинхронного двигателя 2, подкл чена к каналу регулирования напряже ния преобразователя 1 частоты. В частотно-регулируемом электроприводе (фиг. 2) выходы ключей могут быть подключены непосредственно к каналу регулирования частотой пре образователя 1, а задающий генерато 11 включен между входом ключа 10 и выходом измерителя 3 модуля электро движущей силы. Работает предлагаемый электропри вод следующим образом. Напряжение сети преобразуется преобразователем 1 в напряжение регулируемой частоты и амплитуды, которое поступает на входные зажимы асинхронного двигателя 2, ротор которого вращается со скоростью, равной частоте напряжения статора мину частота скольжения. Электродвижущая сила асинхронного двигателя 2 измеряется измерителем 3 модуля электро движущей силы асинхронного двигател и поступает на первый вход блока де ления, а на второй вход блока деления поступает сигнал с блока задани частоты. Электродвижущая сила асинхронного двигателя определяется известной формулой Ф-, , (-) где С конструктивная постоянная обмоток двигателя; магнитный поток в воздушн зазоре двигателя; частота напряжения статор Поэтому измеренный сигнал на выходе измерителя 3 модуля ЭДС равен ,Q,, где )С - коэффициент передачи изме рителя 3 модуля ЭДС. сигнал с выхода блока 5 задания равен (J v:- f-i , частоты и/ Ui с выхода блока 4 тогда сигнал деления равен .СуФ- ±. К.ф -г г где Kj - коэффициент передачи блок деления. Ч-з Таким образом, на выходы измерителя рассогласования поступает сигнал за дания Ll4. .ф,( сигнал с блока 4 деления : Uj , и на выходе измерителя б рассогласова ния имеется ошибка л U . (i 5 4 i Таким образом, на вход устройства контроля соответствия между частотрй и электродвижущей силой асинхронного двигателя и на вход канала регулирования напряжения преобразователя 1 поступает сигнал л и д1:,-4э. Блок контроля соответствия между частотой и электродвижущей силой асинхронного двигателя включает ключ 9 или ключ 10 в зависимости от величины ошибки, поступающей на его вход. Если д и д UT , то включается ключ 9 и на вход задающего генератора поступает сигнал задания с блока 5 задания частоты, частота увеличи вается и двигатель начинает разгоняться. Если двигатель не успевает разгоняться в соответствии с ростом сигнала задания частоты, то сигнал с выхода измерителя б рассогласования становится больше, чем сигнал д адд который определяется блоком 8 контроля соответс вия закона, и последнее выключает ключ 9 и включает ключ 10. На вход задающего генератора 11 подается сигнал f , пропорциональный внутренн-ей электродвижущей силе асинхронного электродвигателя, что приводит к восстановлению заданного закона между частотой и внутренней электродвижущей силой асинхронного электродвигателя. Аналогичный процесс происходит при спаде частоты при торможении двигателя. Электропривод при управлении импульсным задающим генератором (фиг. 2) работает аналогичным образом. Отличие заключается в том, что при цифровом задании частоты, отпадает необходимость преобразовывать аналоговый сигнал с выхода блока 5 задания частоты, так как в данном ел;чае с выхода блока 5 задания частоты сигнал поступает в виде отдельных импульсов через ключ 9 в канал регулирования частоты преобразователя 1 частоты. В случае нарушения закона между электродвижущей силой и частотой электродвигателя, блок 8 контроля соответствия закона отключает ключ 9 и включает ключ 10, и в канал регулирования частоты преобразователя 1 поступают импульсы от задающего генератора 7, выходная частота которого соответствует сигналу с выхода измерителя 3 модуля электродвижущей силы в точном соответствии с заданным законом. Аналогично устройство работает при уменьшении частоты, т. е. при торможении двигателя. Данное устройство по сравнению с известным позволяет повысить надежность за счет введения в схему новых элементов и осуществления новых связей, а именно, введение блока контроля соответствия между частотой и напряжением асинхронного двигателя и двух ключей позволяет исключить

повышение напряжения на полупроводниковых элементах в режиме торможения. Кроме того, повышается точность поддержания соответствия между частотой и электродвижущей.силой АД, что увеличивает перегрузочную способность , привода.

Формула изобретения

Асинхронный частотно-регулируемый электропривод, содержащий преобразователь с каналом регулирования частоты и напряжения, к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель , измеритель модуля электродвижущей силы .асинхронного электродвигателя, выход которого подключен к одному из входов блока деления, второй вход которого.подключен к блоку задания частоты, а выход - к одному из входов измерителя, рассогласований, второй вход которого подключен к блоку задания закона соответствия электродвижущей силы и частоты, а выход - к каналу регулирования частоты и напряжения преобразователя, ртличающййся тем

Сеть

что, с целью повышения перегрузочной способности электропривода в динамических режимах, в электропривод введены два управляемых ключа и блок контроля соответствия между частотой и электродвижуще.й силой асинхронного электродвигателя, вход которого подключен к выходу измерителя р ссогласования/,управлящие входы первого и второго управляемых ключей подключены соответственно к первому и второму выходу блока контроля соответстви между электродвижущей, силой и частотой асинхронного.электродвигателя, вход одного управляемого ключа подключен к выходу блока задания частоты, вход второго управляемого ключа связан с выходом.измерителя модуля электродвижущей силы, а выходы управляемых ключей, связаны с каналом регулирования частоты.

|V

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Ф«г.1

Сеть