Устройство для управления асинхроннымэлЕКТРОдВигАТЕлЕМ Советский патент 1981 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управлению электроприводами пер менного тока, и может быть использовано в электроприводах, работающих при широком диапазоне изменения частоты питающего статор напряжения для улучшения энергетических показателей. Известно устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее датчик часто ты вращения на валу, выход которого подсоединен к сумматору, второй вход последнего соединен с блоком задания частоты, а выход сумматора - к блоку управления преобразователем частоты, к которому подключен двигатель 1. Однако наличие датчика частоты вращения усложняет реализацию. Наиболее близким к предлагаемому по тех нической сущности является устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, блок задания, сумматор и блок коррекции, выход преобразователя частоты соединен с двигателем, его управляющий вход по частоте подключей к блоку задания, а управляющий вход по напряжению соединен с сумматором, один вход которого подаслючен к блоку задания, а второй - к выходу корректирующего блока, входы которого соединены с датчиком напряжения на зажимах двигателя и выходом блока перемножения, тока двигателя на частоту 2. Недостатком этого устройства ляется наличие ощибки регулирования, поскольку используется принцип регулирования по отклонению. Цель изобретения - повышение точности регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в корректирующий блок введены блок деления и блок умножения, при этом входы блока деления соединены с датчиком напряжения и с выходом блока. суммирования, а его выход и выход блока перемножения тока двигателя на частоту подсоединены к входам блока умножения, выход которого является выходом корректирующего блока.

На чертеже представлена схема устройства для управления асинхронным электродвигателем. .

Устройство содержит управляемый преобразователь 1 частоты., включающий силовую часть 2 и системы 3 и 4 управления частотой и напряжением, асинхронный электродвигатель 5, блок 6 задания, блок 7 перемножения тока двигателя на частоту, датчик 8 тока, датшк 9 напряжения, корректирующий блок 10, сумматор И, блок 12 умножения, и блок 13 деления. 1Здесь за эталонное напряжение статора Uj принято напряжение, выбираемое из следующих соображений. Ток в фазе статора из Т-образной схемы замещения асинхронного двигателя, если пренебречь активным сопротивлением статора, равен

Ч-((Ь),

(1)

ние статора;

соответственно частота и номинальная частота напряжения, Ч ( - функция от абсолютного скольжения (3, коэффициенты которой зависят от параметров схемы замещения Ад при номинальной частоте и являются

ПОСТОЯ1ЮЫМИ.

Из (1) следует, что для получения /3 const, что равносильно ((3) const, к татору необходимо подводить напряжение

Ji fi(2)

иг С

- постоянный коэффиС п де

Ч.р, щциент.

В схеме;

сигнал, равтшш этало1шому наuf, получают е помощью блока 7, пряжению

представляющего собой простейшую цепь, состоящую из последовательно соединехтых резистора и катушки индуктивности, причем активное сопротивление резистора в 8-10 раз больше кндуктттного сопротивления катушки при номинальной частоте. При питании такой цепи от трансформатора тока, падение напряжения на катушке индуктивности примерно пропорционально произведению тока электро. двигателя на частоту.

Для того, чтобы напряжение статора Uj было равно эталонному напряжению DI, необходимо, чтобы в любой момент времени коэффициент усиления системы регулирования напряжения, определенный как

и, (t)

(3)

K(t)

иГ (t) должен быть равен 1.

При этом коэффициент усиления по напря ению равен

К (t) Ku(t) Kp(t),(4)

де Ku(t) - коэффициент усиления преобразователя;

Kp(t) - коэффициент усиления регулятора.

Здесь Uy - управляющее воздействие, поступающее на вход системы управления напряжением преобразователя.

Из (4) следует, что для выполнения равенства K(t) 1, необходимо, чтобы

i k.

Отсюда следует,, что, если регулятор выполнить в виде блока умножения, на один вход которого подавать эталонное напряжение, а на другой - сигнал, пропорциональный необхрдимому коэффициенту его усиления, определяемому из (5), система осуществляет регулирование без ошибки (естественно, это возможно только при точной реализации элементов управляющего устройства).

При этом значение необходимого коэффициента усиления регулятора может быть определено путем деления величины управляющего воздействия U, подводимого к системе управления напряжением и напряжения Uj, подводимого к двигателю.

Управление асинхронным двигателем при этом осуществляется следующим образом.

При поступлении с блока 6 задания сигнала Uf, определяющего частоту напряжения, в систему 3 управления частотой через сумматор 11 в систему 4 управления напряжением на выходе управляемого преобразователя 1 возникнет напряжение Uj, изменяющееся с частотой f 1, под действием которого в статорной цепи возникнет ток 3i.

При этом коэффициент усиления преобразователя по напряжению Kuf относительно сигнала Uf выбирается таким образом, чтобы

« KUP,(6)

5

- коэффициент усиления

где Kuf Uf

преобразователя по напряжению относительно сигнала Uf;

-- - коэффициент усиления

К

up Up

преобразователя по напряжению относительно выходного сигнала регулятора Up.

При выпйлнении (6) напряжение Uj, появляющееся в первый момент времени на выходе преобразователя, всегда меньше эталонного Ui, определяемого в блоке 7 и поступающего на первый вход блока 12 умножения, на другой вход которого с выхода блока 13 деления поступает сигнал Кр, величина которого обратна величине коэффициента усиления преобразователя по напряжению Kuf - Uf В результате этого на выходе блока 12 появляется сигнал Up, что приводит к увеличению выходного сигнала сумматора, так как Uu Uf + Up. Это приведет к увеличению напряжения Ui до величины Ui поскольку в любой мо мент времени коэффициент усиления системы по напряжению равен 1. Если в процессе работы под действием ка ких-либо возмущений величина U, станет меньше (больше) эталонного напряжения Uj это выразится в изменении коэффициента ус ления напряжения преобразователя, который при этом уменьшится (увеличится). Это в свою очередь приведет к увеличению (уменьшению) коэффициента усиления регулятора, что приведет к увеличению (уменьшению) ег выходного напряжения Up, и, следовательно, управляющего воздействия канала напряжения Uu, что повлечет за собой увеличение (уменьшение) напряжения Uj до величины эталонного значения. Таким образом, обеспечивается поддержание такого напряжения на статоре, при котором абсолютное скольжение ротора АД остается постоянным, независимым от нагруз ки, т.е. повышается точность задания частоты скольжения и точность регзлирования частоты вращения двигателя. Формула изобретения Устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, блок задания, сумматор и блок коррекции, выход преобразователя частоты соединен с двигателем, его управляющий вход по частоте подключен к блоку задания, управляющий вход по напряжению соединен с сумматором, один вход которого подключен к блоку задания, а второй - к выходу корректирующего блока, входы которого соединены с датчиком напряжения на зажимах двигателя и выходом блока перемножения тока двигателя на частоту, отличающееся тем,что , с целью увеличения точности управления, в корректирующий блок введены блок деления и блок умножения, при этом входы блока деления соединены с датчиком напряжения и с выходом блока суммирования, а его выход и вых)д блока перемножения тока двигателя на частоту подсоединен к входам блока умножения, выход которого является выходом корректирующего блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N« 609199 кл. Н 02 Р 7/42, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР № 463216 кл. Н 02 Р 7/42, 1972.