Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором

/62 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН инект- ском ромашинныеЛ.: Энерго(с.106, рисФФ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовский и проектно-конструкторскийститут по автоматизированному эроприводу в промьпппенности, селхозяйстве и на транспорте(56) Сабинин д.А. Электустройства автоматикиатомиздат, 1968, с.4089) Хватов С.В., Невчук Е,Е., Титов В,Р. Исследование машины двойного питания с широким диапазоном регулирования частоты вращения, - В кн.: Автоматизированный электропривод. М.; Энергоатомиздат, 1983, с, 60-65.Онищенко Г.Б., Пономарев В.Н., Иакарян И.Р., Лазарев Г.Б. Проблемы использования регулируемого электропривода в энергетике, - В кн,: Автоматизировнный электропривод. М,; Энергоатомиздат, 1986, с. 156-162 (рис, 2, с. 159)(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМДВИГАТЕЛЕМ С РАЗНЫМ РОТОРОМ(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель - повышение надежности и увеличение ресурса работы двигателя путем устранения колебаний мощности и вынужденных колебаний крутящего момента в механической частиэлектропривода с частотой, равнойшестикратной частоте тока ротора двигателя, В способе управления асинхронным двигателем с фазным ротором,на валу которого установлен датчик 1 Оскорости и обмотки ротора которогочерез вспомогательный трансформатор12, выпрямитель 4, дроссель 5, ведомый сетью инвертор 7 с датчиком 6 тока, системой 9 управления, блоком 16задания и силовым трансформатором 8подсоединены к питающей сети. Дополнительный преобразователь 11 с системой управления 13 формируют в цепиротора напряжения пятикратной частотытока ротора двигателя 1 на основанииинформации, поступающей с датчика 14положения ротора и датчиков 15 пере1654964 менного тока ротора, Путем созданиянапряжения определенной амплитуды,фазы и пятикратной частоты тока ротора и введения его в цепь ротора двигателя устраняют колебания мощности Изобретение относится к электротехнике и может найти широкое применение в электроприводах по системе "Асинхронный вентильный каскад" (АВК) для насосов, вентиляторов, компрессо ров, испытательных стендов и т.д.Целью изобретения является повышение надежности и увеличение ресурса работы двигателя путем устранения колебаний мощности и вынужденных коле= 20 баний крутящего момента в механической части электропривода с упругим звеном с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора двигателя.На фиг.1 показана структурная схе ма электропривода, реализующего способ управления асинхронным электро" двигателем с фазным ротором, на фиг,2 - осциллограммы токов и моментов двигателя 1 на фиг.З - расчетные . 30 кривые тока 1ротора фазы .А асинхР 4ронного двигателя по известному способу (а), добавочной составляющей то(ка 1 ррр) и тока 1двигателя при решении по предлагаемому способу , 35Устройство для реализации способа управления асинхронным двигателем с фазным ротором представляет собой электропривод по схеме "Асинхронный вентильный каскад", включающий в се бя асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, приводимый механизм 2 с упругим звеном 3, механически связанный с валом двигателя. В роторной цепи двигателя включены неуправляемый 45 трехфазный мостовой выпрямитель 4 и сглаживающий дроссель 5, датчик 6 выпрямленного тока ротора двигателя, ведомый сетью инвертор 7, силовойтрансформатор 8, систему 9 управления инвертором, датчик 10 частоты вращения, преобразователь 11 частоты, по выходу связанный со вспомогательным трехфазныи трансформатором 12, систему 13 управления преобразователем частоты, по выходу связанную с входом преобразователя частоты, а по первому входу - с датчиком 14 положения ротора, по второму - с датчиком и вынужденные колебания крутящего момента в механической части электропривода механизма 2 с упругим звеном3 с частотой, равной шестикратнойчастоте тока ротора двигателя. 3 ил. 15 переменного тока ротора двигателя,по третьему - с задающим устройством16, по четвертому - с датчиком 10.Способ осуществляется следующимобразом.Из кривой тока 1 рА ротора двигателя видно, что в ней отсутствует пятаягармоника от частоты тока ротора двигателя, причем следует иметь в виду,что частота тока ротора зависит отвеличины скольжения.(скорости) двигателя. Поскольку за период в каждойФазе ротора пропуски тока повторяются два раза (или шесть раз в трех Фазах), то пульсация момента двигателяпо этой причине имеют частоту, равнуюшестикратной частоте тока ротора двигателя,Если ввести добавочную составляющую тока 1д ротора (фиг.Зб) двигателя с амйлитудой, кратной амплитуде тока ротора Фазой, при которойобеспечивается совмещение начала положительного полупериода добавочноготока с началом полупериода той же полярности основной гармоники тока ротора, и частотой, равной пятой гармонике от частоты тока ротора то форЭма суммарного тока 1 А ротора (фиг.Зв)станет близкой к синусоидальной.Практически это осуществляется путемвведения дополнительной ЭДС в цепькаждой фазы ротора двигателя определенной амплитуды фазы и частоты, соответствующей пятой гармонике и отчастоты тока ротора. При этом режимкоммутации вентилей неуправляемоговыпрямителя изменяется и становитсяболее сложным, чем показан на фиг.З.Устройство, реализующее предлагае-,мый способ, функционирует следующимобразом.В рабочем диапазоне изменения скоростей двигателя 1 измеряются положение ротора двигателя, амплитуда, частота и фаза переменного тока ротора,а также скорость двигателя, в системе 13 управления преобразователем 11частоты формируются заданные значения амплитуды, фазы и частоты ЭДСпреобразователя частоты, заданная ЭДСпреобразователя частоты через вспомогательный трансформатор 12 подаетсяв цепь ротора.С помощью сформированного напряжения вторичной обмотки вспомогательного трансформатора 12, включенной вкаждую Фазу ротора двигателя, создается составляющая тока ротора двигателя с заданными значениями амплитуды, фазы и частоты (пятая гармоникаот основной). При этом Форма суммарного тока 1 ротора (Фиг.Зв) приближается к синусоидальной, что обеспечивает устранение колебаний мощностии крутильных колебаний в механическойчасти электропривода с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора 2 Одвигателя,Из приведенных на Фиг.2 осциллограмм тока ротора и момента двигателя макетного образца электроприводаследует, что при использовании предлагаемого способа (фиг.2 б) по сравнению с известным (фиг.2 а), повьппаютсянадежность и ресурс работы, устраняются колебания мощности и вынужденныемеханические крутильные колебания,При пуске дополнительно включенные элементы не функционируют, длячего подается на систему управленияпреобразователем частоты от задающегоустройства 16 сигнал запрета. Пускдвигателя осуществляется при максимальном значении ЭДС инвертора.В рабочем диапазоне изменения скоростей двигателя сигнал запрета отзадающего устройства снимается и начинают функционировать дополнительныеэлементы. Пуск возможен и с включенными в ротор двигателя резисторами,которые в рабочем режиме отключаются,а подключается инвертор,Управление пуском и рабочим режимом в электропроводе осуществляют спомощью задающего устройства 16, всоответствии с заданной программойили вручную изменяют выходной сигналзадающего устройства, в Функции вели 50чины которого регулируются ЭДС инвертора и, соответственно, скорость двигателя. Достижение положительного эфФекта доказывается при сопоставленииосциллограмм, приведенных на фигурахданного описания,При этом введение дополнительных элементов оказывает малое влияние на точность стабилизации скорости двигателя в системе электропривода, так как введение дополнительной ЭДС в ротор двигателя соответствует постоянному возмущению по нагрузке двигателя.Ероме того, снижается ущерб от механических крутильных колебаний и колебаний мощности в электроприводах механизмов с упругими звеньями.Формула изобретенияСпособ управления асинхронным двигателем с фазным ротором, подключенным обмотками ротора через последовательно соединенные неуправляемый выпрямитель, дроссель, ведомый сетью инвертор с силовым трансформатором к питающей сети, при котором измеряют частоту вращения и выпрямленный ток ротора, сравнивают с заданными значениями, по результатам сравнения регулируют величину ЭДС инвертора и стабилизируют частоту вращения двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и увеличения ресурса работы двигателя путем устранения колебаний мощности и вынужденных колебаний крутящего момента в механической части электро- привода с упругим звеном с частотой, равной шестикратной частоте тока ротора двигателя, дополнительно измеряют положение ротора двигателя, частоту и величину переменного тока фаз ротора, по результатам измерения формируют дополнительное трехфазное напряжение с пятикратной частотой тока ротора, амплитудой, кратной амплитуде тока ротора, и фазой, обеспечивающей совмещение начала положительного полупериода добавочного тока с началом полупериода той же полярности основной гармоники тока ротора, суммируют полученное трехфазное напряжение пятой гармоники с напряжением переменного тока ротора частоты скольжения, изменяя тем самым форму тока ротора, одновременно с этим осуществляют указанные измерения выпрямленного тока, частоты вращения двигателя и регулирование ЭДС инвертора.1654964 Составитель В.ТарасовРЕдактор Л.Гратилло Техред Л,Сердюкова Корректор А.Обручар 359 Подписное митета по изобретениям и открытиям ква, 3-35, Раушская наб., д. 4/5Заказ 1958 ТирамВНИИПИ Государственного к113035, Мо КНТ СС изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 101