SU1037403A1 - Способ управлени асинхронным электродвигателем и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

t. Способ управлени  асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, питаемым от мостового инвертора напр жени  с углом проводимости ключей 120 эл.град., при кото . ром задают начальную частоту питани  электродвигател , измер ют электрический параметр в отключенной от источника питани  фазе электродвигател , ,характеризующий положение вектора потокосцеплени  ротора и по измеренiHOMy электрическому параметру формируют команду на переключение ключей инвертора, о т-л и ч щ и и с   тем, что, с целью упрощени  и повышени  быctpoдeйcтви , осуи ествл ют широтно-импульсную модул цию напр жени  инвертора в интервале 060 эл.град. угла проводимости каждого ключа инвертора, измер ютимпульсы тока в отключенной от источника питани  фазе электродвигател , сравнивают 9 их с заданным пороговым уровнем и при достижении импульсом тока задан ного порогового уровн  формируют команду , которую используют в качестве команды на переключение ключей инвертора . f/y оэ sl ; о оа

Description

2, Устройство дл  управлени  асинхронным электродвигателем с коротко- : замкнутым ротором, содержащее мостовой инвертор напр жени , предназначенный дл  подключени  через датчики тока к асинхронному двигателю, распределитель тактовых импульсов, выход которого через модул тор подключен к .управл ющему входу инвертора, а вход через формирователь сигналов управлени  - к генератору управл ющих импульсов, задатчик тока, соединенный с модул тором, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  и повышени  быстродействи , в него введен фазовый синхронный детектор реактивного тока, входы которого соединены с датчиками тока и с выходом распределител  тактовых импульсов, а выход с формирователем сигналов управлени .

.3. Устройство по п. 2, о т ли ч а ю ю щ е е с   тем, что в него введен фазовый синхронный детектор полного тока, входы которого соединены с датчиками тока и с. выходом распределител  тактовых импульсов, а выход с задатчиком тока.

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к области частотного управлени  электродвигател ми с короткозамкнутым .ротором, питаемым от инверторов напр жени .

Известен способ управлени  трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, при котором формируют трехфазную симметричную систему токов в фазах двигател , а частоту питани  измен ют путем суммировани  частоты вращени  ротора с заданной частотой абсолютного скольжени  ротора СО

Устройство по указанному способу содержит инвертор напр жени , датчики тока, модул тор, задатчик тока, измеритель частоты вращени  ротора 1 .

Недостатком данного способа  вл етс  низкое быстродействие, обусловлeннois тем, что при управлении не используетс  информаци  об угле между вектором тока статора и вектором потокосцеплени  ротора. Заданна  частота скольжени  ротора получаетс , как производна  угла между вектором тока статора и осью ротора асинхронного двигател , и отрабатываетс  регул тором момента с большим запаздыванием . Недостатком способа также  вл етс  сложность, св занна  с необходимостью формировани  синусоидальной системы токов в фазах электродвигател , большие габариты и низка  надежность привода, вследствие наличи  в системе управлени  большого количества механических и электромеханических преобразователей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ

управлени  трехфазным электродвигателем , питаемым от мостового инвертора напр жени  с углом проводимости клю чей 120 эл.град. при котором задают начальную частоту питани , измер ют

в отключенной от источника питани  фазе сигнал ЭДС, индуцированный магнитным потоком ротора и при достижении им определенного уровн  формируют команду на переключение ключей инвертора 2 .

Устройство дл  осуществлени  известного способа содержит инвертор напр жени , к которому подключен трехфазный электродвигатель, распределитель тактовых импульсов, выход которого через модул тор подключен к управл ющему входу инвертора, а входк генератору управл ющих импульсов, соединенному с формирователем сигналов управлени , задатчик тока, соединенный с модул тором i2 ,

Недостаток известного способа и устройства состоит в том, что дл  из.мерени  сигнала ЭДС и выделени  его , на фоне помех требуютс  специальные фильтры, усложн ющие реализацию. Кроме того, дл  управлени  двигателем с уровнем момента, близким к предельному , обеспечивающему максимальное быстродействие, необходимо использование дополнительных блоков, кор31 ректирующих величину абсолютного скольжени . При осуществлении режима торможени  в фазе, в которой измер етс  ЭДС/ не может протекать реактивныи ток, а;следовательно, отсутствует магнитный поток, создающий тормозной момент, что также снижает быстродействие . Условие измерени  ЭДС в фазе может привести к значительным перенапр жени м на ключах инвертора при их коммутации, что снижает надеж ность привода. Цель изобретени  - упрощение реализации при одновременном повышении быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу управлени  электродвигателем с короткозамкнутым ротором, питаемым от мостового инвертора напр жени  с углом проводимости ключей 120 эл.град.)при котором задают начальную частоту питани  электродвигател , измер ют элект рический параметр в отключенной от источника питани  фазе электродвигател , характеризующий положение вектора потокосцеплени  ротора и по измеренному электрическому параметру формируют команду н.а переключение ключей инвертора, осуществл ют широт но-импульсную модул цию напр жени  инвертора в интервале 0-60 эл.град. угла проводимости каждого ключа инвертора , измер ют импульсы тока в отключенной от источника питани  фазе электродвигател , сравнивают их с заданным пороговым уровнем и при дости жении импульсом тока заданного порогов го уровн  формируют команду, которую используют в качестве команды на переключение ключей инвертора. В устройство дл  управлени  асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, содержащее мостовой инвертор напр жени , к которому через датчики тока подключен асинхронный двигатель, распределитель тактовых импульсов, выход которого через модул тор подключен к управл ю щему ВХОДУ инвертора, а вход через формирователь сигналов управлени  к генератору управл ющих импульсов, задатчик тока, соединенный с модул тором , введен фазовый синхронный дете тор реактивного тока, входы которого соединены с датчиками тока и с выходо распределител  тактовых импульсов, а выход - с формирователем сигналов управлени . 3 В другом варианте может быть ввеен фазовый синхронный детектор полого тока, входы которого соединены с датчиками тока и с выходом распределител  тактовых импульсов, а выход - с задатчиком тока. На фиг.1 показана структурна  схема устройства дл  управлени  асинхронным электродвигателем; на фиг.2 диаграмма фазных токов. Генератор 1 управл ющих импульсов соединен с распределителем 2 тактовых импульсов, выход которого и выход задатчика 3 тока подключены к моду  тору А. Выход модул тора k подсоединен к управл ющему входу инвертора 5, силовой вход которого подключен к источнику 6 посто нного тока. Выходы инвертора 5 через датчики тока соединены с асинхронным электродвигателем 10. Выходы датчиков 7-9 тока соединены через синхронный детектор 11 реактивного тока с формирователем 12 сигналов управлени . Кроме того, выходы этих же датчиков тока подключены к синхронному детектору 13 полного тока, дополнительный вход которого соединен с распределителем 2 импульсов. Генератор 1 управл ющих импульсов задает начальную частоту. Ее величина определ етс  максимальной частотой питани  электродвигател , при которой на его естественных механических характеристиках нет участка провала момента. Распределитель 2 тактовых импульсов формирует временную последовательность шести тактовых импульсов шириной 120 эл.град. периода частоты питани  электродвигател  каждый.. Задатчик 3 тока формирует импульсы напр жени , частота и скважность которых задает величину тока в фазах электродвигатели либо скважность широтно-импульсной модул ции, и импульсы поступают на модул тор-J и модулируют поступающие туда же с распределител  2 тактовые импульсы. Причем тактовые импульсы модулируютс  в интервале t)-60 эл.град. форма и по ,следовательность которых показана на диаграмме фиг.2. Инвертор 5 напр жени  выполнен по традиционной трехфазной мостовой схеме и управл етс  тактовыми импульсами (фиг.2). Синхронный детектор 11 реактивного тока позвол ет выделить сигнал реактивного тока, прптекаюи1его в фазе

электродвигател , отключенной от источника питани  посто нного тока и замкнутой через один из диодов моста обратного тока инвертора и клюм, наход щийс  в открытом состо нии, на другую фазу. Выход фазового синхронного детектора 11 реактивного тока соединен с фopмиpoвateлeм 12 сигналов управлени , который в зависимости от задани  режима (двигательного или тормозного) формирует команды , синхронизирующие генератор управл ющих импульсов.

Работа устройства-, реализующего данный способ,.состоит в следующем. При формировании в фазах электродвигател  тока пр моугольной формы ин- , вертором напр жени  с углом проводи ,мости силовых ключей 120 эл.град, и модул ции в промежутке О - i 60 эл.град. в каждой из трех фаз в течение 120 эл.град. полупериода пр6 текает заданный ток, и в течение оставшихс  60 эл.град. полупериода протекает реактивный ток, обусловленный ЭДС, индуцированной магнитным потоком ротора. Мгновенные значени  реактивного тока определ ютс  абсолютной частотой вращени  и величиной вектора потокосцеплени  ротора, а также углом между вектором тока статора и вектором потокосцеплени  ротора. Максимальна  величина этого угла соответствует максимальной величине двигательного и тормозного электромагнитного момента дл  заданного тока при скольжении, близком к критическому . При этом реактивный ток в отключенной от источника питани  фазе стремитс  к нулю.

При работе в двигательном режиме сигнал, переключающий инвертор 5, формируют при возрастании импульсов тока до уровн , определ емого нижним порогом чувствительности датчиков 7-9 тока. Таким образом, абсолютна  величина реактивной составл ющей полного тока в фазах двигател  ограничиваетс  на уровне, определ емом нижним порогом чувствительности и коэффициентом передачи датчиков тока и практически может сводитьс  к нулю. Это значит., что при любых моментах нагрузки как статических, так и динаических , частота переключений автомаически устанавливаетс  такой, что л  любых заданных значений либо кважности широтно-импульсной моду ции электродвигатель находитс  всегда в точке скольжени , характеризующейс  максимальным моментом.

При работе электродвигател  в тормозном режиме сигнал, переключающий инвертор 5, формируют при снижении величины импульсов тока до уровн , определ емого чувствительностью

датчиков тока. Автоматически устанавливающа с  при этом частота питани  электродвигател  ниже частоты вращени  ротора и ее величина такова, что электродвигатель находитс  близко к точке критического скольжени  его механических характеристик в области отрицательных моментов. Ток в отключенной фазе представл ет собой функцию , убывающую от максимума в начале отключени  до нул  в конце, когда, собственно, и формируют сигнал, переключающий инвертор. Если формировать сигнал, переключающий инвертор до того, как ток достиг нул , то при этом же задании тока в фазах электродвигател  тормозной момент будет меньше. Если переключение производить позже того, как ток в отключенной фазе достиг нул , произойдет переход на.неустойчивую часть механических характеристик, т.е. опрокидывание электродвигател .

НгЭ фиг.2; изображена диаграмма напр жений Т1-Т6, управл ющих ключами трехфазного Mocfoeoro инвертора напр жени , и соответствующие им токи фд, 1фв, |фс в фазах А, В и С дл  двигательного режима. Дополнително показаны выделенные и продетектированные импульсы тока ip в отключенны от источника питани  посто нного тока фазах электродвигател . Пунктирна  лини  показываетнижний порог чувствительности датчиков тока, при котором происходит перекг очение инветора . Импульсы U, управл ющие частотой тактов переключени  инвертора, формируютс  в момент совпадени  тока в отключенной фазе с порогом чувствительности датчиков тока. Из диаграммы видно, что широтно-импульсна  модул ци  производитс  в первые 60 эл.град. провод щего состо ни  ключей инвертора, только в этом случае осуществл етс  замыкание индуцированной ЭДС в отключенной фазе.

Таким образом, способ управлени  асинхронным эле| тродвйгателем и устройство дл  его осуществлени  позвол ют , использу  постой инвертор напржени , формирующий ток пр моугольной форкм и примен   лишь датчики тока, непосредственно получать сигналы, управл ющие фазой и частотой питающих электродвигатель токов как в двигательном, так и в тормозном режимах без необходимости формировани  синусоидальных токов и без применени измерителей магнитного потока, часто ты вращени  и углового положени  ротора ., за счет чего достигаетс  упрощение . При этом получают устойчивую работу электродвигател  в зоне, близ

ппг

пппг

ж А А ж А ж л А fc

L I J I

i

пппг

пппг

, А. К А К , - Q3 кой к критическому скольжению его естественных механических характеристик , что повышает быстродействие. Отсутствие перенапр жений вследствие замыкани  индуцированных ЭДС, устойчива  работа в точках критического скольжени , ограничение абсолютного значени  тока в фазах двигател  и ключах инвертора, отсутствие возможности дл  прохождени  сквозных токов через инвертор делают работу привода в це .лом значительно надежнее.

Claims (2)

1. Способ управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, питаемым от мостового инвертора напряжения с углом проводимости ключей 120 эл.град., при котором задают начальную частоту питания электродвигателя, измеряют электрический параметр в отключенной от источника питания фазе'электродвигателя, характеризующий положение вектора потокосцепления ротора и по измеренному электрическому параметру формируют команду на переключение ключей инвертора, о т-л и ч а^ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, осуществляют широтно-импульсную модуляцию напряжения инвертора в интервале 060 эл.град, угла проводимости каждого ключа инвертора, измеряют'импульсы тока в отключенной от источника питания фазе электродвигателя, сравнивают их с заданным пороговым уровнем и ' при достижении импульсом тока заданного порогового уровня формируют команду, которую используют в качестве команды на переключение ключей инвертора.

Ut/np фиг.1

60H60I ^яв7 >

2. Устройство для управления асинхронным электродвигателем с коротко- : замкнутым ротором, содержащее мостовой инвертор напряжения, предназначен· ный для подключения через датчики тока к асинхронному двигателю, распределитель тактовых импульсов, выход которого через модулятор подключен к •управляющему входу инвертора, а вход через формирователь сигналов управления - к генератору управляющих импульсов, задатчик тока, соединенный с модулятором, отличающеес тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, в него введен фазовый синхронный детектор реактивного тока, входы которого соединены с датчиками тока и с выходом распределителя тактовых импульсов, а выход с формирователем сигналов управления . 3. Устройство поп.2, отличаю - ^: ю щ е е с я тем, что в него введен фазовый синхронный детектор полного тока, входы которого соединены с дат· •чиками тока и с. выходом распределия теля тактовых импульсов, а выход с задатчиком тока.