Асинхронный электропривод с экстремальным управлением Советский патент 1981 года по МПК H02P7/36 

(54) АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ

1

Изобретение относится к эпектротех нике и может быть использовано для управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом р корочхозамк™ нутым двигателем.

В основном авт. св. № 746855, описан электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный тс блоку регулирования напряжения, к ду которого подключен датчик напряже- ния и экстремальный регулятор минимизации тока, вход которого соединен с датчиком тока двигателя и которьй выполнен в виде последовательно соединен- . ных функционального преобразователя с экспоненциальной xapajcTepHCTHKp и инерционного звена 13 V

Но при использовании этого электропривода для частотного управления путем введения блоков задания и регулирования частоты необходимо для каждого нового значения частоты производить перестройку функционального преобразователя (например,, меняя или переклю-

чая стабилитроны и резисторы в схеме преобразователя в случае его исполнения в виде обычного реоисторно-стабилитронного блока нелинейности) так как экстремальные характеристики дв ггателя при переменной частоте являются многозначными в функции напряжения. Это чрезвычайно усложняет, удорожает электропривод (необходима дополнительная аппаратура для перестройки функционально10го преобразователя) и не позволяет осуществлять плавное регушфование частоты (перестройка преобразователя возможна только дискретная).

Целью изобретения является упроще15ние асинхронного электропривода с экстре мальным управлением при частотном управлении.

Для этого в предлагаемый электропривод № 746855 введен датчик потока

20 и последоват ельно соединенные блок задания частоты и блок регулирования частоты, при этом выход блока регулирования частоты соединен с двигателем, а бпок регуп фования напряжения вьтолнен в виде последбватепьно соединенных регулятора потока и регулятора напряже-. НИН или тока, вход первого из которых соединен с датчиком потока, а вход второго - с датчиком напряжения. На фиг. 1 представлена блок-схема асинхронного электропривода с экстремаль ным управлением; на фиг. 2 - блок-схема регулятора напряжения для случая обычного частотного управления; на фиг. 3 то же для случая частотно-токового управления. . Асинхронный электропривод с экстремальным управлением содержит асинхрон- ный электродвигатель 1, подключенный к блоку 2 регулирования напряжен-ия через, датчик 3 тока двигателя и к последовательно, соединенным блоку 4 задания частоты и блоку 5 регулирования частоты Блок 2 вьтолнен в виде последовательно соединенных регулятора 6 потока и регулятора 7 напряндания или тока. К входу регулятора 7 напряжения подключен выход датчика 8 напряжения. Первьй вход регулятора б потока подключен к выходу датчика 9 потока Двигателя, а второй вход - к выходу датчика 3 тока через последовательно соединенные функциональный . преобразователь Юс экспоненциальной характеристикой и инерционное звено 11. В случае обычного частотного управления регулятор 7 (см. фиг, 2) содержит собственно регулятор 12 напряжения, систе,. му 13 управления вентилями и силовой блок 14. В случае частотно-токового управления, когда управляющим сигналом для двигателя является не напряжение, а ток статора, регулятор 7 (см. фиг. 3) с одержи т еще регулятор 15 тока, на вход 40

которого подается разность сигналов с выхода регулятора 6 потока и с выхода датчика 3 тока. В общем случае регулятор 7 напряжения или тока может иметь произвольную внутреннюю структуру с произвольными внутренними обратными связями.

Для асинхронного двигателя, работающего при изменяемых частоте и напряженки на его статоре, при любой нагрузке на его валу всегда может быть найдено такое значение потока, которое обеспечит минимум потребляемого тока. Эта зависимость между минимальными значениями тока и оптимальными значениями потока не зависит от частоты, является единственной для каждого двигателя и имеет вид экспоненты. На использовании

нагрузки на валу двигателя 1. Заданное таким образом оптимальное значение потока поддерживается за счет жесткой

отрицательной обратной связи по потоку двигателя 1, реализуемой посредством дат1ика 9 потока, выход которого подключен к 1-ому входу регулятора 6 потока. Для устойчивой работы электропривода необходимо, чтобы инерционность контура стабилизации потока была бы меньше инерционности контура регулирования потока в функции тока статора. При сбросе нагрузки ток двигателя 1 уменьтока двигателя до нового оптимального начения.

При использовании этого электропривода никаких дополнительных средств ДЛЯ пуска и останова двигателя не требуется. Для пуска двигателя 1 достаточно замкнуть цепь контура регулированияпотока, производя дальнейшее управление приводом только по каналу частоты noсредством задающего устройства 4. Для остановки двигателя 1 достаточно разомкнуть цепь контура регулирования потсжа в функции тока статора.

Конкретная требуемая характеристика функционального преобразователя 10 в цифровом выражении в конкретных единицах измерения может быть получена как линия, соединяющая точки экстреумов хаэтой зависимости и построен предлагае.- мьй электропривод. При увеличении на- грузки при любой частоте возрастает ток статора асинхронного двигателя 1, т. е. увеличивается сигнал с датчика 3 тока, который подается на функциональный пре обр аз ователь 10 с экспоненциальной характеристикой, связывающей минимальные значения тока статора двигателя 1 с оптимальными значениями его потока (с учетом коэффициента усиления регулятора 6 потока, регулятора 7 напряжения или тока и датчика 3 тока). Возросший на вы- X оде функци он альн ог о. пре обр аз ователя 10 сигнал поступает на вход инерционного звена 11, играющего роль фильтра низкГой частоты и необходимого для достижения устойчивости работы электропривог да. С инерционного звена 11 сигнал поступает на вход 2 регулятора 6 потока. В результате управляющий сигнал на выходе двигателя 1 увеличивается до тех пор, пока поток двигателя 1, увеличиваясь, не достигнет оптимального значения , соответствующего минимальному значению тока статора при данном моменте шается, что приводит к уменьщению порактеристик двигателя в координатах: ток статора, поток двигателя, Монсно прошзводить упрощенную настрсЛку функциональ кого преобразователя по двум точкам: на холостом ходу двигателя и при номинальной нагрузке.

Асинхрсжный электропривод с экстремальнь1м управлением имеет достаточно простую схему, не имеет потерь энергии и временв на поиск экстремума, не требует перестройки функционального преобразователя при частотном управлении и соответствующей аппаратуры, что понижает надежность электропривода с экстремальным управлением, снижает стоимость, упрощает эксплуатацию, повышает экономичность и позволяет осуществлять плавное частотное регулирование при питании двигателя как от источника напряжения, так и от источника тока.

Формула изобретения

Асинхронный электропривод с экстремальным управлением по авт. св. N 746855, отличающийся тем, что, с целью упрощения при частот ном управлении, в него введен датчик потека и последовательно соединенные блок задания частоты и блсж регулирования частоты, при атом выход блока регулирования частоты соединен с Двигателем., а блок регулирования напряжения выполнен в виде последоват ельно соединенных регулятора потока и регулятора напряже ния или тока, вход первого из которых соединен с Датчиком потока, а вход второго - с датчиком напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 746855, кл. Н 02 Р 7/36, 20.12.77.