SU714610A1 - Система дл автоматического регулировани скорости вращени частотноуправл емого асинхронного двигател - Google Patents

Description

;I

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в сие- темах, служащих дл  автоматического регулировани  скорости асинхронных и синхронньгх двигателей, питаемых от статических преобразователей частота, .содержащих управл емый выпр митель и автономный инвертор тока,

Известнь замкнутые системы автоматического частотного регулировани  скорости асинхронногх и синхронного двигателей, содержащие контур регулировани  внутренней ЭДС двигател . В таких системах ЕЫХОД источника этилонного задающего напр жени  соединен о одним из входов первого sneMesirra сравнени , к входу которого .подключен выход датчика внутренней ЭДС двигател . Выход первого элемент сравнени  соединен со входом регул тора ЭДС. Указанные элементы образуют внешний контур регулировани . Выход регул тора ЭДС подключен к одному из входов в1Х)рого элемента сравнени ,

к другому Bxpjsy KOiPoporo подключен №1ход датчика тока двигател . Выход второго элемента сравнени  . cbefliffleH с Ессодом реГул тсЪра тока, образующего йод ганейный контур регулировани . Выход регул тора тока соедин етс  со йходом сиСтемЬ уйравлешг  силового

выпр мител  11 V ;-: -,-.

известно, что Bbtxomroe напр жение автономного инвертора тока с ограниченной величиной емкости коммутирующих, конденсаторов, работающего на асиНхронНый или; синхронный двигатель, может бьтТь ripeдcтalвrtёнЪ в. виде двух составл ющих , синусоидальногчэ Напр жени  основной гармоники, коммутационной сосТавл кэщей , представл ющей собой кра-рковремеНныё выбрось напр жени , амi плиту да которых может в несколько раз превышать амплнтуду Напр жени  первой гармоники, .

Ксллмутационные выбросы присутствуют ив напр жении ни выходе датчика внутренней ЭДС двигател . В случае подйлючени  выхода датчика ЭДС к первом элементу сравнени  на выходе регул тора ЭДС по вл ютс  значительные пуль- сации, привод щие к пульСаци. м напр же ни  на га 1ходе инвертора, что особенно сильно про вл етс  вобласти низких частот, в результате, чегонормальна  работа Ьистемы становитс  практически невозможной при выходных часто тах ниже 5-10 Гц. Дл  обеспечени  функционировани  системы автоматического регулировани  в широком диапазоне выходных частот инвертора между выходом датчика ЭДС двигател  и входом первого элемента сравнени  включают фи1г1ьтр 17Жй; гроен- ные на Я , L , С -.элементах. Однако Такие системы не позвол ют получить необходимую точность регулировани  ЭДС двигател  во всем частотном, диа . пазоне и во всех- статических и динами ческих режимах. Из известных систем автоматического частотного регулировани  (САР) скорости асинхронных и синхронных Йвигателей наиболее близкой по технической сущности  вл етс  система регулироззанн , описанна  в 23, В этой системе мащина переметщбго fbiRa соеjOHHeHa с ггрс мыщленной сетью через ре гули1)уемый ныпр митёль и автономный инвертор Toka, ко входам коТорьтх. подключены вьхходы блока у равленИ вьшр мителем и блока управл:анй йнЁерт6ром соответственно. Система регулировани  содержит основной контур регулйрова1ш внутренней ЭДС машины и подключенны контур регулировани  тока стЙтдрйЖашинь переменного тока. Цепь обратной св зи по внутренней ЭДС машивд вклю чает в себ  последовательао сседи иен Bbie вьшр митель и низкочастотный фил Так как в глубоко регулируёйьтх эле i троприводах переменного тока .диапазон . изменени  частоть Ъьтходного напр жени  автономного инвертора обставл ет не менее 1 : 30 (например, от 2 до бО Гц), то низкочастотные фильтры, коэффициент затухани  и коэффициент фазы оС которых  вл ютс  функци ми частоты, вызывают .амплитудные и фазо вые искажени  передаваемого сигнала в цепи обратной св зи по ЭДС дшгате Вследствие этого в известной автома- тической системе снижаетс  точность регулировани  ЭДС двигател  как в установиВ111ихс , так и в переходных режимах. Попытка получить коэффициен затухани  , равным нулю, во всем частотном диапазоне приводит к усложнению САР в части внешнего контура регулировани . При этом увещчиваютс  также масса и габариты СДР. Кроме того,, такие фильтры внос т инерционность в цепь обратной св зи, вызывающую снижение быстродействи  и устойчивости системы. Целью .изобретени   вл етс  повьпиение точности регулировани . Это достигаетс  тем, что в известной системе автоматического регулировани  скорости частотно-управл емого асинхронного двигател , подключенного к статМескЬму преобразователю частоты на базе Управл емого вьпф мител  и автономного инвертора, содержащей блок ут1равл§ни  автономным инвертором, подключенным ко входу ис точника задани  частотьт и напр жени , блок управлени  выпр мителем, ш.од которого подсоединен к последовательно соединенным регул тору тока статора, регул тору внутренней ЭДС асинхронного двигател , который через элемент сравнени  соединен с источником задани  частоты и напр жени , а также с преобразователем переменное напр$рйение - посто нное кап- р рйжение, состогащим из низкочастотного фильтра и вьпф мител , входы которб-го соединены с да чиком внутрейпей ЭДС асинхронного диаГател , в преобразователь переменное напр жение - посто нное напр жение между выпр мителем инизкочастотны , фильтром введено ключевое устройс.твб, управл ющий вход которого соедийёй с вь1ХОдом блока управлени  автономным инверторов через дополнительно введенную цепь, составленную из последовательно соединенных формировател  управл ющего сигнала, врем задаюшёй цепочки и линии задержки. .На фиг. 1 изображена структурна  cjcetna сиЬчеМь автоматического регулировани  скорости вращени  частотно-. :управл ёмого асинхронного двигател ; на фиг. 2 - возможный вариант последовательной цепи: лини  задерлски, врём задающа  цепочка, формирователь управл ющего сигнала; на фиг. 3 а - е - кр1Ивые напр жений в отдель- . ных точках схемы, представленной на фиг. 1... В частотно-управл емом электроприводе переменного тока (фиг. 1) питание асинхронного дыггатсл  1 осуществл етс от ПрсЯ ышленной сети 2 трехфазно5 го переметюго напр жени  через статический преобразователь частоты (СПЧ образованный управл емым вьшр мителе 3, проссепем 4 фильтра и автономньм инвертором 5 тока. Управление ы,шр мител  3 осуществл етс  с помощыо блока 6, а управленне автономным и вертором 5 осуществл етс  с помощью блока 7. Система автоматического регулировани  скорости асинхронногь двигател  1 содержит регул тор 8 внутренней ЭДС, асинхронного двигател  1, вход щий в основной контур регулировани , и регул тор 9 тока статора асинхронного двигател  1, вход щий в подчиненный контур регулировани . В качестбе датчика тока статора служит трансформатор 10 посто нного тока, включенный в промежуточном звене СПЧ Источник 11 эталонного напр жени  Bfeiдает задающие сигналь напр жени  БЗ и частоты /3 в каналы регулировани  внутренней ЭДС асинхронного двигател  и частоты на выходе автономного инвертора . 5., Датчик 12 внутренней ЭДС,асинхронного двигател  состоит из трансформаторов 13, 14, 15 напр жени  И трансформаторов 16, 17, 18 тока, нагру женных на резисторы 19, 20, 21. Вьссо датчика 12 соединен со входом преобра зовател  22 трехфазного напр жени  регулируемой амплитуды в пропоринонально измен ющеес  посто нное напр жение . Преобразователь 22 содержит мостовой выпр митель 23 на неуправл  М диодах и подключенных к его выходу последовательно соединенных ключешй . блок 24, низкочастотный фильтр на конденсаторе 25 и резисторе 26. Параллель но конденсатору 25 подключен потевциометр 27, выход которого соединен лйнией 28 св зи с элементом 29 cpaiBнэни  контура регулировани  внутренней ЭДС двигател . Управл ющий вход 30 (фиг. 1, 2) ключхэвого блока 24 соединен с выходом 31 формировател  32 синхронизирующих, импульсов блока 7 управлени  инвертором через блок 33. vupaiajujjtiim nnJt3T jpiv/|j /fvi чсрсо wjiw ( Блок 33 предсталв ет Собой последовао но включенные линию 34 задержки. OJVJlnjnOnnrHtr viJTlJKLrUW VJ-г i UM fJnAt, врем задающую цепочку 35 и формировав тель 36 управл ющего сигнала. -..Работа системы автоматического регулировагй  заключаетс  в следующем. Выходное напр жение автономного ннвертора тока содержит коммутационные выбросы, отстающие по фазе от момента 0 6 поцачи имйульсрв управлени  на оснб15пые трфисторы автономного инвертора с вьгхода сисТёмь управлени  инвертором на некоторый угол, определ емый временем перезар да коммутирующей емкости постошным 1Ъком нагрузки до напр жени , при котором начинаетс  коммутаци  тока .в фазах нагрузки. Это отставание может составл ть величину в несколько Сот микро секунд. В датчике 12 внутренней ЭДС асинхронного двигйтел  йроисходит геометрическое вычитание из фазного напр жени  двигател  1 напр жени ,-, пропорштонального паденнйэ напр жени  на активном сопротийлений фазовой обмотки статора и выдел емого на резисторах 19, 20, 21. Результирующее напр жение пропорцйЬйалЬнЪе;Внутренней ЭДС асинхронного двигател , поступает на вход вьтр митёл  23, на выходе которого образуетс  сигнал, который в первом приближении может быть представлен в виде напр жейй  Uj (фиг. За). При работе блока 7. управлени  автономным инвертором на шходб 31 формировател  32 генерируютс  синхронизирующие импульсы (напр жение Uj на фиг. Зг). и импульсы поступают на вход линии 34 задержки, с выхода которой снимаютс  импульсы . Зд), отстающие of сигнала tfj на. щэем  t , равное временному сдвигу между передними фронтами импульсов 0 и коммутационных выбросов (фиг. 3,а). Напр жение запускает врем задающую цепочку ; 35, на выходе которой формируютс  импульсы Ug (фиг. 3,е) длительностью f , Длительности коммутационных выбросов. Сигнал U(, усиливаетс  формирователем 36 и подаетс  на аход 30 ключевого блока 24 в виде команды на закрывание ключевого блока 24 на врем  присутстви  в напр жений t-i (фиг. За) коммуТа1шонн6гр выброса. В результате такой работы ключевого блока 24 на потенциометре 7, при отсутствии конденсатора 25, образуетс  1гапр жё ше Ug - - ( 36). При подключении конденсатора 25 параллельно потеншюметру 27 iia -I f /J нем формируетс  напр жение Uj (фиг. 3,в), поступающее в виде сигнала обратной св зи по внутренней ЭДС асинхронного двигател  1 на элемент 29 зравнени . В результате система осуосуществл ет регулирование внутренней ЭДС асинхронного нвиг-ател  ггр ктиюсicH по основной гармонической составл ющей выходного напр жени  автономного инвертора тока (АИТ).

Лини  34 задержки выполнена по схеме заторможенного бл6кйнг-г энератора на транзисторе 37 (фиг, 2). Вторрй заторможенный блокинг-генератор на транзисторе 38-совмещает в себе функции врем задающей цепочки 35 и формировател  36 управл ющего сигнала. Первый

. - . 1.-fs-fc fKy -I

блокинг-генератор на транзисторе 37 генерирует импульс длительноетьюТ. Запуск второго блокинг-генератора на транзисторе 38 осуществл етс  задним фронтом импульса первого блокинг-генератора . При этом второй блокинг-гёне- ратор вырабатывает импу льс11еобходймой длительности , прикладьтваемый в запирающем направленйИ 1ПгГёр ёходу эмиттер-база ключевого блока 24. Регулируемые резисторы 39 и 40 служат пл настройки необходимых временных интервалов Т и Г/. , Так как в системе автоматического регулировани  падение напр жени  на ключевом блоке 24 практически равно нулю, то коэффициент затухани  и цепи обратной св зи по ЭДС раВен нулю. ВспЬдйтвие того, что коммутационные участки в кривой ы.1ходного напрйжени  СПЧ малы по срйвне шю с мёжкбммутагшоннымй интервалами, емкости конденсатора 25 незначительна,.

в результате чего коэффициент фазы цепи обратной св зи по ЭДС также стремитс  к нулю. Равенство нулю к6э4х{)Нциентов

6 и оС обеспечивает отсутствие ййплитудных и фазовых искажений передаваемого сигнала в цепи обратной св зи по ЭДС и делает его независимым от час .тоты. В силу вЬ1щеуказанного .точность регулировани  внутренней ЭДСТ1Сйнхронного двигатели как в установившихс , так и в переходных режимах в системе регулировани  сожет быть существенно повышена (особенно в области низких частот), а инерционность цепи обратной св зи по ЭДС может бьггь снижена

практически до нул , что позвол ет поЫз1Сйть быстродействие электропривода, формула изобретени  Система дл  автоматического регу-

лировани  скорости вращени  частотноуправл емого асинхронного двигател , поцключеннрго к статическому преобразователю частотЬ, вьшолненному на базе управл емого выпр мител  и автономного инвертора, содержаща  блок управлени  авТономнь1М 1швертором, подключенный по Кгсоду к источнику задани  частоты и. напр жени , .блок, управлени  бьшр миТелем, вход которого соединен с регул тором тока статора, подключенным к регул тору Внутренней ЭДС асинхройиогр двигател , который ; через элемент бравнейй  соединен с ист6чнико1у1 задани  частоты и найр же- -,

ни , с преобразователем переменное

напр жение-посто нное напр жение, состо щим из низкочастотного фильтра и выпрймител , входы которого соединены с датчиком внутренней ЭДС асинхронного двигател , о т л, и ч а ю щ а   с   тем, что, с целью прИТЩёни  точности регулировани , в преобразователь переменное напр жение-посто нное напр жение между выпр мителем и низкочастотным фильтром Введен ключевой бло1с, управл ющий вхЬд которого соединен с выходом блока управлени  автономным ii HBepTOpoM,;4epe3 допопнительно введенную цепь, составленную из последовательно соединенных врем зацающей цепочки ,- формировател  управл ющего сигнала и Линии задержки.

Источники информации, прин тые во внимание пои экспертизе

1.Сандлер А. С., Сарбатов Р. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигател ми, М., Л., Энерги , 1974, рис. 2-1О.

2,ЭКспресс-1шфбрма1ш  Автоматизированный элейтропри,вод, элекТротехнологи  и электроснабжение промышленными предпри ти ми, 19,76 г, jYo 32, реф. 164. - L:

28

714610

Claims (1)

1. Формула изобретения Система для автоматического регулирования скорости вращения частотноуправляемого асинхронного двигателя, подключенного к статическому преобразователю частоты, выполненному на базе управляемого выпрямителя и автономного инвертора, содержащая блок Управления автономным инвертором, подключенный по йхбцу к источнику задания частоты и напряжения, блок управления выпрямителем, вход которого . ¹⁵ соединен с регулятором тока статора, · подключенным к регулятору внутренней ЭДС асинхронного двигателя, который через элемент Сравнения соединен с ' источником задания частоты _и напряже-, ²⁰ ния, с преобразователем переменное напряжение-постоянное напряжение, сос- , _ то щ ним из низкочастотного фильтра и выпрямителя, входы которого соединены ' '· с датчиком внутренней ЭДС асинхронного двигателя, б т л и ч а ю их а я с я ’ тем, что, с целью повышения точности регулирования,! в преобразователь переменное напряжение-постоянное нап' ряжение между выпрямителем и низкочастотным фильтром введен ключевой блок, управляющий вход которого соединен с выходом .блока управления автономным инвертором, через дополнительно введен' ную цепь, составленную изпоследовательно соединенных времязадающей цепочки,' формирователя управляющего сигнала и линии задержки.