Частотно-управляемый электропривод

(57) Изобретехнике и мсистемах иного значенляется повыш рон в ени ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свндетельстВ 587589, кл. Н 02 Р 7/42,Патент ФРГ У 2234681,кл. Н 02 Р 5/36, -УПРАВЛЯЕИЫИ ЭЛЕКТРОПРИение относится к элек жет быть использовано еханизмах общепромышл я. Целью изобретения ение точности управл Указанная цель достигается введением в частотно-управляемый электропривод последовательно включенных преобразователя 12 напряжение - частота, элемента И 13, генератора 14 функцииУолша, преобразователя 15 напряжение - код и преобраэователя 16 код - напряжение, включенного между функциональным преобразователем 1 соотношения напряжения и частоты и блоком 6 управления выпрямителем 3. В результате обеспечивается коррекция напряжения на выходе управляемого выпрямителя 3 и коррекция вращающего момента асинхронного двигателя 1 в интервале между двумя коммутациями в инверторе а тока 2, Это приводит к уменьшению пульсаций вращающего момента асинхронного двигателя. 1 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемымэлектроприводам на осноне асинхронныхдвигателей и может быть использованов системах и механизмах общепромышленного назначения, где определяющими являются требонания высокой точ-.ности управления скоростью вращения.Делью изобретения является увеличение точности упранления скоростьювращения за счет уменьшения пульсациймомента,На чертеже предстанлена функциональная схема частотно-управляемогоэлектроприводаЧастотно-управляемый электропри"вод содержит асинхронный двигатель 1,обмотки статора которого подключенык выходам автономного иннертора 2 тока, соединенного входами с выходамиуправляемого выпрямителя 3, тахогенератор 4, установленный на валу асинхронного двигателя 1, блок 5 управле ния атономным инвертором тока иблок 6 управления выпрямителем 3, последовательно соединенные задатчикинтенсивности 7, элемент 8 сравнения,снабженный вторым входом, и регулятор 9 скорости, подключенный выходомк входу блока 5 управления автономным инвертором тока, последовательносоединенные сумматор 1 О, функциональный преобразователь 11 соотношения .напряжения и частоты. При этом первыйвход сумматора 1 О подключен к выходурегулятора 9 скорости, а второй -объединен с вторым входом элемента 8сравнения и подключен к выходу тахогенератора 4.В частотно-управляемый электропривод введены последовательно включенные преобразователь 12 напряжениечастота, элемент И 13, генератор 14.функции Уолша, преобразователь 15 напряжение-код и преобразователь 16код-напряжение, выполненный с дополнительным аналоговым входом подключенным к выходу функционального преобразователя 11 соотношения нагряжения и частоты. Выход преобразователя 16 код-напряжение подключен к входу блока 6 управления выпрямителем,Второй вход элемента И 13 соединен свыходом блока 5 управления антономным иннертором 2 тока, а вход преобразователя 12 напряжение-частота подключен к выходу регулятора 9 скорости. Частотно-управляемый электроринодработает следующим образом.Сигнал задания скорости вращенияот задатчика 7 интенсивности через 5элемент 8 сравнения и регулятор 9скорости поступает на нход блока 5управления автономным иннертором 2тока, который определяет частоту вы 1 р ходного тока автономного инвертора 2тока, Сигнал с выхода регулятора 9скорости через сумматор 1 О и функциональный преобразователь 11 соотношения напряжения и частоты поступает 15 также на вход блока 6 управления выпрямителем, который определяет нели"чину напряжения на выходе управляемого выпрямителя 3. Сигнал обратнойсвязи по частоте вращения поступает 2 о с выхода тахогенератора 4 на вторыевходы элемента 8 сравнения и сумма"тора 10,Физическая картина процессов васинхронном двигателе при питании 25 его от автономного инвертора тока заключается в следующем. Вектор токастатора 1 между двумя коммутациямин иннерторе занимает неподвижное положение н пространстве, а нектор по- ЗО токосцепления ротора, перемещаясьс угловой скоростью ы ротора, меняетсвое положение относительйо , Момент двигателя при неизменных значениях 1., и у определяется выражением35 М з. у, з 1 п(с,-ы 1) (1) где Ы - первоначальный угол междуы 1 - изменение угла между 1, и Ч 1,40 Пульсации момента определяются изменениями угла ыС. При питании двигателя от трехфазного мостового инвертора угол ые изменяется от нуля до60 , а момент меняется по закону, оноределяемому отрезком синусоиды длительностью 6 О , Пульсация момента зависит от первоначального значения Ы,которое в свою очередь зависит от нагрузки,Уменьшение пульсаций момента, какследует иэ (1), может быть анязано суменьшением угла ыс, которое достигается увеличением числа коммутаций нннертора. Такой путь достаточно эффективен при выполнении иннертора натранзисторах,В тиристорных иннерторах необходимо обеспечивать принудительную коммута-.циа тиристоров и потому увеличениечисла коммутаций в них вызывает затруднения.Другой путь уменьшения пульсаций момента основан на увеличении тока статора по такому закону, который,5 обеспечивал бы постоянство момента, несмотря на уменьшение синуса угла,Пульсация момента будет исключена, если ток статора будет изменяться позакону -т ---- , В приниципе уголз 2 п(Ы,-ой)о 1 можно определить, так как при векторном управлении двигателями определяется положение вектора потокосцепления. Однако для неответственныхо приводов можно положить, что Ы = 90 и тогда изменение момента во времени запишется 20 М- --- " -и, з 1 пЫ -ые 1 У зп( --- ый) 2 11 "2 З 1 П 02 М 1 созмС(2) 55В соответствии с (1) и (2) для уменьшения пульсаций момента напряжение на выходе управляемого выпрямителя 3 должно изменяться по закону 25Выражение (2) показывает, что моментбудет постоянным только при Ы, =УПри значениях О Отличных ОтМмомент будет пульсирующим, но 30амплитуда пульсаций будет значительноменьше, чем в тех случаях, когда токстатора не корректируется,Частотно-управляемый электроприводработает следующим образом, 35Сигнал задания скорости поступаетс выхода задатчика 7 интенсивностина один иэ входов элемента 8 сравнения, иа другой вход которого. подается сигнал с выхода тахогенератора 4, 40Результат сравнения заданной и текущей скоростей вращения через регулятор 9 скорости поступает навход блока 5 управления автономным инвертором тока, определяя частоту тока на 45его выходе, Выходные сигналы регулятора 9 скорости и тахогенератора 4суммируются с помощью сумматора 10и через Функциональный преобразователь 11 соотношения напряжения и частоты и преобразователь 16 код"напряжение поступают на блок 6 управлениявыпрямителем, определяя величину выходного напряжения,(4) где К - коэффициент;Н - параллельный код числа, пропорционального напряжению иа выходе генератора 14 функции Уолша,Так как параллельный код числа И пропорционален совке, то задание на входе блока 6 управления выпрямителем 3 будет расти,.что приведет к увеличению тока статора, чем и достигается уменьшение пульсаций момента. Используя свойство асинхронного двигателя 1 изменять свой момент по известному (синусоидальному закону с известной частотой, имеется воэможность относительно простыми средствами создать систему регулирования момента по возмущению без необходимости определения самого возмущения.Таким образом, введение в частотно-управляемый электропривод преоб" разователя напряжение-частота, элемента И,генератора ФункцииУолша,прегде 0 н - первоначальное значение на-пряжения, соответствующеезаданной частоте,Этого можно добиться, если по этому же закону изменять задание на входе блока 6 управления выпрямителем.Для этого служат введенные узлы 1216, Преобразователь 12 напряжениечастота преобразует аналоговый сигнал с выхода регулятора 9 скоростив последовательность импульсов, Элемент И 13 открывается в момент подачи очередного управляющего импульсана тиристор и определяет момент начала формирования косинусоидальной функции заданной частоты, В генераторе 14 функции Уолша из полученной последовательности импульсов формируются отрезки косинусоидальной функциизаданной частоты и заданной длительности,Преобразователь 15 напряжение-кодпреобразует аналоговый сигнал в код,а преобразователь 16 код-напряжение,работающий в режиме деления, преобразует выходной сигнал функционального преобразователя 11 в аналоговыйсигнал управления по выражению5 132565 образователя напряжение-код и преобразователя код-напряжение обеспечивает коррекцию напряжения на выходе управляемого выпрямителя, а следовательно, и коррекцию момента в интервале между двумя коммутациями в инверторе, благодаря чему уменьшаются пульсации момента и увеличивается точность управления скорости вращения в сравнении с известным решением, 1 О Составитель А,Жилин Редактор Г,Гербер Техред П.Сердюкова Корректор И.МускаЗаказ 3122(53 Тираж 659 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 формула изобретенияЧастотно-управляемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, обмотки статора которого подключены 15 к выходам автономного инвертора тока, соединенного входами с выходами управляемого выпрямителя, тахогенератор, установленный на валу асинхронного двигателя, блок управления ав тономным инвертором тока и блок уп" равления выпрямителем, последовательно соединенные задатчик интенсивности, элемент сравнения и регулятор скорости подключенный выходом к входу блоФка управления инвертором тока, последовательно соединенные сумматор,6 бфункциональный преобразователь соотношения напряжения и частоты, приэтом первый вход сумматора подключенк выходу регулятора скорости, а второй - обьединен с другим входом элемента сравнения и подключен к выходутахогенератора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличенияточности управления скоростью вращения за счет уменьшения пульсаций момента, введены последовательно включенные преобразователь напряжениечастота, элемент И, генератор функции Уолша, преобразователь напряжение-код и преобразователь код-напряжение, выполненный с дополнительныманалоговым входом, подключенным к выходу функционального преобразователясоотношения напряжения и частоты, авыход преобразователя код-напряжениеподключен к входу блока управлениявыпрямителем, при этом второй входэлемента И соединен с выходом блокауправления автономным инвертором тока, а вход преобразователя напряжение-частота подключен к выходу регулятора скорости,