Способ управления асинхронным электродвигателем с частотно импульсным регулированием напряжения

09) 01 СПУБЛИН 1)5 Н 02 Р 7/4 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ ТОРСН инсах ста ыпСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 1145445, кл. Н 02 Р 7/42, 1987.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля регулирования частоты вращенияасинхронного электродвигателя с переменным моментом нагрузки, Целью изобретения является улучшение энергетических показателей путем сниженияпотерь электроэнергииУстройство для реализации способа содержит задатчик 9 частоты, блок 10 формирования модулирующего напряжения, узел11 блокировки, блок 12 фазосмещенияи распределения управляющих импульсов, датчики 13 напряжения, выпрямитель 14, управляемый ключ 15, амплитудный детектор 16, одновибратор 17,элемент 18 задержки, функциональныйпреобразователь 20 и регулятор 21.Регулирование двигателя осуществляется за счет регулирования напряжения на основе информации об амплитуде результирующего вектора напряжения на статоре двигателя во времяполной бестоковой паузы в фазтора. Определение сигнала обратнойсвязи как максимального значения врямленного напряжения обеспечивает высокую точность измерения модуляЭДС и регулирования двигателя. 2 илИзобретение относится к электротехнике и может быть использованоцля регулирования частоты вращенияасинхронного электродвигателя с пе 5ременным моментом нагрузки.Цель изобретения - улучшение энергетических показателей путем снижения потерь электроэнергии.На Фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства, реализующего способ управления электродвигателем;на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Устройство для реализации способа управления асинхронным электродвигателем 1 содержит преобразователь2 переменного напряжения, выполненный в виде встречно-параллельно соединенных тиристоров 3-8, включенныхмежду зажимами статорных обмотокэлектродвигателя 1 и зажимами дляподключения питающей сети, последовательно соединенные между собой задатчик 9 частоты, блок 10 формирования модулирующего напряжения, узел11 блокировки и блок 12 фазосмещения и распределения управляющихимпульсов, выходы которого подключены к управляющим электродам тирис"торов 3-8 преобразоватеЛя 2 переменного напряжения, а также датчики 13напряжения на статоре электродвигателя 1, выпрямитель 14, управляемыйключ 15, амплитудный,цетектор 1 б, одновибратор 17, элемент 18 задержкиузел 19 суммирования Функциональный преобразователь 20, регулятор21. Датчики 13 напряжения входамиподключены к фазам статора асинхронного электродвигателя 1, а выходамик входам выпрямителя 14, Выход выпрямителя 14 через управляемый ключ 15соединен с входом амплитудного детектора 16, вход управления которогоподключен к выходу одновибратора 17.Вход одновибратора 17 соединен свходом управления управляемого ключа 15 и выходом элемента 18 задержки, Вход элемента 18 задержки подклю 50чен к выходу блока 10 Формированиямодулирующего напряженияВыход амплитудного детектора 1 б соединен спервым входом узла 19 суммирования,второй вход которого соецйнен с выходом Функционального преобразовате 55ля 20, входом подключенного к выходу задатчика 9 частоты. Выход узла19 суммирования через регулятор 21 подключен к второму входу блока 12фазосмещения и распределения управляющих импульсов, первый вход которого соединен с выходом узла 11 блокировки.На Фиг.2 сигналы управления тиристорами 3-8 обозначены соответственнокак Т -Т-, Момент временисоответь" 1ствует началу бестоковой паузы. Момент времени С соответствует началу интервала ойределения сигналаобратной связи по ЭДС в бестоковойпаузе. Момент времени Ссоответствует началу интервала времени, в течение которого разрешено поступлениеотпирающих импульсов на управляющиеэлектроды тиристоров 3-8. Момент времени 4, соответствует окончанию бестоковой паузы (в фазах статора электВродвигателя 1 начинает протекатьэлектрический ток),устройство для реализации способауправления электродвигателем работает следующим образом.В соответствии с сигналом задатчика 9 частоты блоком 10 формированиямодулирующего напряжения формируютсявременные интервалы включенного иотключенного состояний преобразователя 2 переменного напряжения (сигнал Уо, фиг,2). Под действием сигнала Бо узел 11 блокировки разрешает (сигнал Уо равен "1") или блокирует (сигнал Б рааен "0") прохождеоние управляющих импульсов с выходаблока 12 фазосмещения и распределения управляющих импульсов на тиристоры 3-8 преобразователя 2. Частотавращения асинхронного двигатепяопределяется частотой Яв основнойгармонической составляющей выходногонапряжения преобразователя 2,Величина частоты И определяетсявыражением где Я - кругова частота питающейСсети;1 - натуральное число.функциональный преобразователь 20 с линейной характеристикой "вход - выход" на основании сигнала П задатчика 9 частоты формирует на своем выходе сигнал 11 задания модуля ЭДС электродвигателя 1, Измерительный орган, состоящий из датчик 13 напряжения, выпрямителя 14, управляемого5 25 165312 ключа 15, амплитудного детектора 16, одновибратора 17 и элемента 18 задержки, позволяет определять амплитудное значение выпрямленной ЗДС5 электродвигателя 1 в течение бестоковых пауз выходного напряжения преобразователя 2 и запоминать его на время протекания тока в статоре электродвигателя. Зто амплитудное значение пропорционально модулю результирующего вектора ЭДС электродвигателя. Для этого трехфаэное напряжение статора Ба, Б, Б поступает на датчик .13 напряжения (однофазные трансформаторы, включенные на фазные напряжения статорных обмоток электродвигателя 1), выпрямляется выпрямителем 14, на выходе которого напряжение 01 А соответствует выпрямленному напряжению статора асинхронного электродвигателя 1, включающему участки ЭДС статора во время бес- токовых пауз (фиг.2) .Выделение величины ЭДС статора производится управляемым ключом 15, который управляется сигналом 018 с выхода элемента 18 задержки. Элемент 18 задержки осуществляет фазовый сдвиг заднего фронта "1/О" сигнала 04 о на интервал 9Т,/6, где Т, - период напряжения питающей сети, Единичное значение сигнала управления соответствует разомкнутому состоянию управляемого ключа 15 (фиг.1), а нУлевое значение сигнала 01 о35 замкнутому состоянию управляемого ключа 15. Величина Ф времени задержки зависит от характера нагрузки (соотношения активного и индуктивного сопротивлений) и выбирается так, чтобы исключить запоминание амплитудным детектором 16 импульсов напряжения питающей сети и обеспечить достоверное определение амплитуды выпрями- тельной ЭДС во всех режимах работы электропривода.Таким образом, "нулевой" уровень сигнала 0111 соответствует бестоковой паузе во всех трех фазах выходного напряжения преобразователя 2, во время которой на вход амплитудного детектора 16 через ключ 15 поступает выпрямленная ЭДС статора, амплитудное значение которой сохраняется и после размыкания управляемого ключа 15 в течение периода протекания тока в статоре двигателя (сигнал 016 на фиг,2), Одновибратор 17 на выходе форг 6мирует короткий "единичный" импульс Б по фронту "1/О" сигнала УВ . С помощью этого сигнала У , поступающего на вход управления амплитудного детектора 16, осуществляется сброс предыдущего максимального значения ЭДС статора электродвигателя 1 перед новым циклом формирования сигнала обратной связи.сДлительность "единичного" значения сигнала У 1 выбирается достаточной для полного (до нулевого значения) сброса элемента памяти (запоминающего конденсатора) амплитудного детектора 16 . Полученное напряжение У,6 (фиг,2) с выхода амплитудного детектора 16 подается на узел 19 суммирования, где сравнивается с напряжением Уо задания модуля ЭДС двигателя. Полученное рассогласование (Уо) поступает на вход регулятора 21, который воздействует на блок 12 фазосмещения и распределения управляющих импульсов (на фазу углов управления тиристорами 3-8) так, чтобы уменьшить рассогласование до минимума и, следовательно, стабилизировать значение модуля ЭДС при заданной выходной частоте преобразователя 2. Такая система стабилизации ЗДС обеспечивает поддержание постоянного значения потока асинхронного электродвигателя 1, так как напряжение задания модуля ЭДС, формируемое функ-циональным преобразователем 20, пропорционально частоте основной гармонической составляющей напряжения питающего двигатель 1.Перегрузочная способность привода обеспечивается за счет стабилизации модуля результирующего вектора ЭДС (а значит, и потока), определяемого на основании измерения амплитуды результирующего вектора напряжения на статоре двигателя 1 во время полной бестоковой паузы в фазах статора, Таким образом, обеспечивается существенное улучшение энергетических показателей асинхронного электропривода с частотно-импульсным управлением, работающего в режиме переменной нагрузки.Использование для определения ЭДС двигателя информации о напряжении на статоре во время полной бестоковой паузы позволяет реализовать автоматическую систему регулирования напряжения самыми простыми средствами,:едактор М, Келемеш Техред Л.Сердюкова рректор С. Еек 79 Тираж 359 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ЗаказВНИИПИ изводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород агарина, 1 О в частности без применения датчиков така статора двигателя. Определение сигнала обратной связи как максимального значения выпрямленного напряже 5 ния во время полной бестоковой паузы обеспечивает высокую точность измерения модуля ЭДС асинхронного двигате" ля и, следовательно, обеспечивает улучшение энергетических показателей асинхронног о эл ектр оприв ода с час тотно"импульсным управлением.Формула из обрет ения Способ управления асинхронным электродвигателем с частотно-импульснйм регулированием напряжения, при котором осуществляют периодическое подключение фаз статорной обмотки электродвигателя к питающей сети,определяют интервалы совпадения бестоковых пауз в трех фазах статорнойобмотки электродвигателя, на указанных интервалах запоминают выпрямленное значение ЭДС, сравнивают его сзаданным значением и в случае, еслизапомненное значение не равно заданному, на интервалах протеканиятока в фазах электродвигателя регулируют напряжения питания электродвигателя до устранения указанного неравенства, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем сниженияпотерь электроэнергии, на интервалахбестоковых пауз запоминают максимальное значение выпрямленной ЭДС,