Устройство длля управления асинхронным электродвигателем

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АОВСКОМУ СИДЕЛС нц 928583 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 200779 (21) 2800320/24-07с присоединением заявки Йф И 1 М. Кл. Н 02 Р 7/42 Государстаенный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам длярегулирования крутящего моментаэлектродвигателя путем изменениячастоты питающего напряжения, и может найти применение в различных.электротехнических установках, вчастности в устройствах для управления тяговыми вентильнымн электроприводами переменного тока с частотным управлением,Известно устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее блок измерения частоты вращения ротора, блок задания частотыскольжения, выходы которых черезсумматор частот подсоединены к управляющим цепям преобразователя,к выходу которого подключен асинхронный электродвигатель. При тормо"женин электродвигателя в этом устройстве изменяют знак задаваемойчастоты скольжения (11.Недостаток устройства состоитв том, что частота скольжения не ре"гулируется. Это не позволяет получить оптимальные характеристикиэлектродвигателя в разных режимах.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство-для управления асинхронным электродвигателем, содержащее импульсный датчик частоты вращения, подключенный через преобразователь частота вращения - напряжение к первому входу сумматора, выход которого соединен со входом задающего генератора, подключенного к одному из входов импульсного вычитателя частот, другой вход которого.соединен с выходом упомянутого датчика частоты вращения, а выход импульсного вычитателя частот через преобразователь частота скольжения - напряжение подключен ко второму входу астатического регулятора частоты скольжения, первый вход которого соединен с источником управляющего сигнала (2).Это устройство не позволяет, реализовать управляемый генераторный режим асинхронного электродвигателя необходимай ддя осуществления рекуперативного торможения электропривода. Кроме того, при работе асинхронного электродвигателя с малыми скопьжениющ в двигательном режиме (например, режим выбега) и наличии возмущающйх воздействий (сброс задания, сброс, наброс тормозного ЗО момента) в электроприводе возможеннеуправляемый и необратимый переходэлектродвигателя из двигательного,в генераторный режим с максимальнымТакой режим в известном устройстве возникает иэ-за обратной связи, пропорциональной модулю частотыскольжения, и имеет место при пере"регулировании,4 Ь в указанных динамических режимах с изменением знаканапряжения на выходе астатическогорегулятора при отработке возмущающего воздействия, что снижает устойчивость двигателя.Целью изобретения является повышение устойчивости режимов работыэлектродвигателя, улучшение качества регулирования,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для управленияасинхронным электродвигателем, содержащее импульсный датчик частоты,вращения, подключенный через преобразователь частота вращения - напряжение к первому входу сумматора, выход которого соединен со входом задающего генератора, подключенногок одному из входов импульсного вычитателя частот, другой вход которогосоединен с выходом датчика частотывращения, а выход импульсного вычитателя частот через преобразовательчастота скольжения - напряжение подключен ко второму входу астатическогрегулятора частоты скольжения, первый вход которого соединен с источником управляющего сигнала, снабжено двухполупериодным амплитудным модулятором, управляемым от блокаформирования управляющего сигнала ивключенным между выходом регуляторачастоты скольжения и другим выходомсумматора, логическим элементомЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ, входы которого соединены с блоком Формирования управ"ляющего сигнала и выходом ввЕденногочастотно-импульсного компаратора,входы которого подключены к выходамзадающего генератора и импульсногодатчика частоты вращения, а выходэлемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ подключенк управляющей цепи введенного ключа,один силовой электрод которого включен между выходоМ преобразователячастота скольжения - напряжение ивторым входом астатического регулятора частоты скольжения, а второйсиловой электрод заземлен.На чертеже представлена схемаустройства для управления асинхронным электродвигателем.Устройство для управления часто"той напряжения асинхронным электродвигателем содержит астатическийрегулятор 1 частоты скольжения, ковходам которого подключен источник2 управляющего сигнала и выход преобразователя 3 частота скольжениянапряжение, вход которого соединенс выходом импульсного,вычитателячастот 4. К одному из входов импульсного вычитателя частоты 4 подключенвыход задающего генератора 5, а кдругому - выход импульсного датчикаб частоты вращения. Выход датчика бподключен также к входу преобразователя 7 частота вращения - напряжение и ко входу частотно-импульсного 10 1 компаратора 8, другой вход которогосоединен с выходом задающего генератора 5. Выход преобразователя 7подключен к одному из входов сумма-,тора 9, выход которого соединен с 15 входом задающего генератора 5. Выход частотно-импульсного компаратора8 подключен к одному из входов логического элемента 10 ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ,к другому входу которого подключен 2 О блок 11 Формирования управляющегосигнала, Выход элемента 10 соединенс управляющим входом ключа 12, одинсиловой электрод которого подключенко второму входу регулятора 1 и вы ходу преобразователя 3, а второйсиловой электрод заземлен. Междувыходом регулятора 1 и другим входом сумматора 9 включен двухполупериодный амплитудный модулятор 13, 3 О управляющий вход которого соединен- ос блоком 11 Формирования управляющего сигнала.Устройство работает следующимобразом.35 В исходном состоянии задан тяговый раним (логическая 11 на выходе блока 11, Астатический регулятор 1 поддерживает заданное источником управляющего сигнала 2 абсолютное скольжение (9) асинхронногоэлектродвигателя. Обратная связьпо р формируется как сигнал, пропорциональный модулю разности частоты тока статора (Е) и угловойчастоты вращения ротора (5, ) асинхронного электродвигателя (АД): где 0 р - сигнал обратной связи по Р; Р - число пар полюсов АД; К- коэффициент передачи преобразователя 3; К 1 - кратность частоты выходного сигнала импульсного датчика частоты вращения б по отношению к ст (КО.) 1)Выходной сигнап астатического регулятора 1 через модулятор 13 поступает на вход сумматора 9. В рассматриваемом случае полярность этого сигнала соответствует, полярности выходного сигнала преобразователя 7 частота вращения - напряжение (сигнал с выхода регулятора 1 проходит через модулятор 13 без иэмененияполярности) . При этом на выходе сумматора 9 формируется сигналПбых = з Фод К э + ущип (2) где 0 е - выходной сигнал суммато-ра 91 КЭ - коэффициент усиления регулятора; Оу - выходной сигнал преобразоватпя частота вращения - напряжение, ,5Под действием этого сигнала на выходе задающего генератора 5 формируются сигналы частотой Г = Г + йц где Ге - частота скольжения ротора, поступающие в систему 10 управления силового тиристорного преобразователя частоты и задающие частоту тока статора асинхронного электродвигателя, а также выходной 1 ".1 ст - . -)5 сигнал частоты, задающегогенератора, используемый для выделения действительного значения 9 и его знака и поступающий в импульсный вычитатель частот 4 и в частот но-импульсный комдаратор 8. На выходе импульсного вычитателя частот 4 формируется сигнал, частота которого определяется модулем разности частот - - и Гщ, а затем преобраХстзуется в аналоговый сигнал в преобразователе 3. На выходе частотно" импульсного компаратора 8 формирует- ся логический сигнал 1 ф в случаЕУ т1если ф-2 ц, (двигательный режим), и . З-Рч п с логический сигнал " 0 " , если(0 э ( ге торный режим) . В рассматриваемом случае (дви гат ельный режим) на выходе компаратора 8 формируется логическаяф 1ф . Наличие логических 351на входах логического элемента . ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 1 0 вызывает на .его выходе логическую 11 ф, при этом ключ 1 2 разомкнут и не влияет н а работу регулятора 1 .40 В случае, если и з-за пере- регулирования в переходных режимах, вызванных внешними возмущающими воздействиями, изменилась полярность сигнала на выходе регулятора 1 к, как следствие этого, знак действительного значения Р асинхронного электродвигателя (неуправляемый переход электродвигателя в генераторный режим), на выходе компаратора 8 формируется логический ффОе, что вызывает появлеВке на втором входе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 10 логического 0 ф прк наличии55 фф 1 ф на первом входе, формирование логического ф 0 ф на выходе элемента 10, заьикание ключа 13 и отключение обратной связи по р . При этом напряженке на выходе регулятора 1 60 увеличивается, заданный двигательный режим двигателя восстанавливается, и ключ 12 размыкается, восстанавливая обратную связь по й , что позволяет увеличить диапазон регулкроваккя 65 Р, повысить коэффициент усиления ибыстродействия регулятора по сравнению с известным устройством.Для перевода асинхронного электродвигателя из двигательного-в генераторный режим формируется логический 0 на выходе блока 11, чтовызывает изменение полярности сигнала на выходе модулятора 13. Приэтом сигнал на выходе сумматора 9равенбьхе ф у Ъ ) э + 1 ш (4)электродвигатель переводится в генераторный режим(1 щ) и поддерживается в этом режиме с заданнымзначением 9 . Для управляемого перевода асинхронного электродвигателяиз генераторного режима в двигательный формируется логическая ф 1 ф навыходе блока 11, что вызывает изменение полярности сигнала на выходемодулятора 13. При этом сигнал навыходе сумматора соответствует выражению (3), и электродвигатель возвра-,щается в двигательный режим( -г Г,)и поддерживается в этом режиме сзаданным значениемВведенные в устройство узлы (мо"дулятор 13, частотно-импульсный компаратор 8, элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ10, ключ 12) легко реализуется нааналоговых и цифровых интегральныхмикроскопах и существенно не влияютна его габариты и вес,Таким образом, введение в устройство двухполупериодного модулятора,включенного между выходом регуляторачастоты скольжения и выходом сумматора и управляемого от источникалогического управляемого сигнала,логического элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ,частотно-импульсного компаратора иуправляемого ключа, один силовойэлектрод которого подключен к выходупреобразователя частота скольжения - напряжение и ко .второму входу,астатического регулятора частотыскольжения, а второй силовой электрод заземлен земляной точкой, ипозволяет реализовать управляемыйгенераторный. режим электродвигателя,повысить быстродействие контура ре"гулирования, уменьшить статическуюи динамическую ошибки регулированияи, как следствие этого, улучшить ка"чество регулирования частоты напряжения асинхронного электродвигателя, осуществить рекуперативное торможение электроприводаФормула изобретенияУстройство для управления асинхронным электродвигателем, содержакее импульсный датчик частоты вращения, подкЛЮЧЕнный через преобразо928583 ВНИИП каз 3279/73 Тираж 7 дписное Проектная,П "Патент", г. Ужгород ватель частота вращения - напряжение к первому входу сумматора, выход которого соединен с входом задающего генератора, подключенного первойуппой выходов к блоку управления еобраэователем частота вращения,апряжение, а второй группой выходов - к одному из входов импульсного вычитателя частот, другой вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а выход импульс Ного вычитателя частот через преоб,разователь частота скольжения - напряжение подключен к второму входу астатического регулятора частоты скольжения, первый вход которого 15 соединен с источником управляющего . сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыыения,устойчивости режимов работы электродвигателя, оно снабжено двухполупериодным 20 амплитудным модулятором, блоком формирования управляющего сигнала,частотно-импульсным компаратором,логическим элементом ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ и управляемым ключом, причем двухполу пернодный амплитудный модулятор включен между выходом астатического регулятора частоты скольжейия и вторымвходом сумматора, а управляющийвход укаэанного модулятора подключенк выходу блока формирования управляющего сигнала и к первому входулогического элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ,выход которого соединен с управляющимвходом управляемого ключа, один силовой электрод которого подключенк выходу преобразователя частотаскольжения - напряжение и к второмувходу астатического регуляторачастоты скольжения, второй вход указанного логического элемента соединен с выходом частотно-импульсногокомпаратора, один вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, а другой вход - с выходомимпульсного датчика частоты враще,ния электродвигателя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка ФРГ Р 14 б 3344,кл, Н 02 Р 7/42, 1972.2, Труды ВНИИЭМ, т. 41, 1974,с. 242, рис, 46.