Частотноуправляемый асинхронный электропривод

.,ЯО, 1129711 А ОБР ращения вения, оннейным бл на регулирования частотыобласть низких частот врдополнительно снабжен нелком, реализующим функцию входы нелинейного блока соевыходами регулятора и датчити, а выход подключен к регуольжения, где йр - сигналскольжения, Е(а) - функцизависимость изменения от мопротивления рш 1 ОяОм текущая ьная частоты вращения.мента со.и номинал о,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Уральский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им.С.М.Кирова(56) 1. Авторское свидетельствоУ 642839, кл. Н 02 Р 7/42, 1976,(54) (57) ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ АСИХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД по авт.св.В 642839, о т л и ч а ю щ и й стем, что, с целью расширения диа при этом динены с ка скоро лятору с коррекции овальная 0 у при сО/юЪ 0 1 5(ш ),прищ(швом 1 ( 011 1297Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому элек-. троприводу, и может быть использовано при построевии частотно-управляемых асинхронных электроприводов, содержа щих вентильные преобразователи частоты с автономными инверторами при обеспечении широкого диапазона регулирования скорости.По основному авт,св. У 642839 из вестен частотно-управляемый асинхронный электропривод, который содержит вентильный преобразователь частоты с автономным инвертором тока, управлякщие входы которого через блок уп-. 15 равления инвертором, индукционную машину и регулятор скольжения подключены к функциональному преобразо" вателю и с управляемым выпрямителем, управляющие входы которого через блок 20 импульсно-Фазового управления и регулятор тока подключены ко второму входу функционального преобразователя, выход которого соединен с выходом регулятора скорости, а также блок 25 коррекции, входы которого соединены с выходами регулятора скорости и блока управления инвертором, в выход - с дополнительным входом регулятора тока 1 1. 301Недостаток известного электропривода заключается в том, что в некото рых режимах работы с помощью блока коррекции пульсации момента двигателя не устраняются, что снижает ди апазон регулирования частоты враще-: ния. Это приводит в режиме заправки и пуска к обрыву полосы листовых прокатных станов, к поломке инструмента обрабатывающих станков, увеличивает потери рабо чего времени на устранение неисправностей.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения в область низких частот вращения.15Поставленная цель достигается тем, что в частотно-управляемый асинхронный электропривод введен нелинейный блок, реализующий функцию50при Ф/мщ,чъ О 1прии/ш ( 0,1,при этом входы нелинейного блока соединены с выходами регулятора и датчика скорости, а выход подключен к регулятору скольжения, где др " сигнал коррекции скольжения, (ш") - функци 11 2опальная зависимость изменения д р от момента сопротивления, ы,мщ несущая и номинальная частоты вращения.На фиг.1 показана схема частотно- управляемого асинхронного электропривода, на фиг.2 - схема нелинейного блока, на фиг.3 - зависимость сигнала коррекции от момента нагрузки, на фиг.4 - зависимость скольжения от момента. нагрузки, на фиг.5 - зависимость коррекции скольжения от величины момента.Частотно-управляемый асинхронный электропривод содержит регулятор скорости 1, выход которого соединен со входами блока коррекции 2,функционального преобразователя 3 и нелинейного блока 4, а входы регулятора тока. 5 подключены к выходам блока коррекции 2, функционального преобразователя 3 и датчика тока 6. Выход регулятора тока 5 через блок импульсно-Фазового управления 7 подключен на вход управляемого выпрямителя 8, выход которого соединен с автономным инвертором тока 9. Выход генератора опорного напряжения 10 через регулятор скольжения 11, индукционную машину 12 и блок управления 13 инвертором 9 подключен на вход автономного инвертора тока 9, выход которого соединен с асинхронным электродвигателем 14. Индукционная машина 12 через датчик скорости 15 подключена на ,вход регулятора скорости 1 и нелинейного блока 4, Другой вход нелинейного блока 4 соединен с выходом датчика скорости 15, а выход подключен к регулятору скольжения 11.1Электропривод работает следующимобразом,Система регулирования содержитдва замкнутых по отклонению контурас регулятором тока 5 и регуляторомскорости 1, задающих величину выходного сигнала автономного инвертора 9.Частота этого сигнала формируется вконтуре регулирования скольжения,замкнутом по возмущению. В контуреимеется индукционная машина 12, Фиксирующая угол поворота ротора асинхронного двигателя 14, Сигнал заданного скольжения формируется с помощьюфункционального преобразователя 3 ирегулятора скольжения 11. Обработкаинформации в системе регулированиядля повышения быстродействия идет на3 1129 высокой несущей частоте, поступающей с выхода генератора опорного напряжения 10.Дискретность преобразователя частоты вызывает пульсации момента асин хронного двигателя с шестикратной, частотой относительно выходной. В области низких частот эти пульсации ведут к неравномерности вращения двигателя, вплоть до шагового режима, Блок 10 коррекции 2 подключен к дополнитель-ному входу регулятора тока 5 и его сигнал коррекции Ьд формируется в противофазе с колебаниями момента двигателя; На фиг.2 показана величи на размаха требуемого сигнала коррекции Ы в зависимости от момента накгрузки ш для трех наиболее распространенных законов частотного управления, 16 - управление с постоянством 20 потокосцепления ротора, 17 - управление по минимуму тока стагора, 18 - управление с постоянством абсолютного скольжения двигателя.Для полной компенсации пульсаций 25 момента двигателя требуется модуляция тока в больших пределах: при номинальной нагрузке коррекция тока составляет 547 от номинального значения для закона дз-шип (кривая 17), а на холостом ходу при управлении 9, = =сопзС (кривая 16) устранение пульсаций момента за счет коррекции тока практически не реализуется.Перевод системы регулирования35 в области низких частот на закон управления с повышенным скольжением (например р=сопзС) снижает пульсации момента и, следовательно, требуемую величину сигнала коррекции йд (кривая 18). Нелинейный блок 4, введенный в злектропривод, при низкой скорости вращения изменяет закон управления, воздействуя на дополнительный вход регулятора скольжения 11.15На фиг.3 представлена зависимость скольжения двигателя р от момента нагрузки ш для трех законов управления, рассмотренных выше: кривая 19 - =сопз 1:, кривая 20 - д 5-шдп; кри вая 21 - В=сопя. Здесь же приведены рассчитанные зависимости требуемого скольжения от величины момента сопротивления шс при ограничении размаха пульсаций момента. Управление сколь жением по зависимости 22 ограничивает размах пульсаций момента до 2 ОХ от номинального значения по зависи 711 4мости 23-307., а по зависимости 24- 407., Нелинейчый блок 4 с помощью выхода лр переводит регулятор скольжения 11 на закон управления с .ограниченными на заданном уровне пульсациями момента двигателя, обеспечивая тем самым возможность полной компенсации пульсаций момента с помощью блока коррекции 2. при любых законах частотного управления электроприво- дом. Выполнение нелинейного блока может быть охарактеризовано следующим выражениемО, при 1 ог/и,3 О, 1Е(шф), при одном ( 0 1Принципиальная схема нелинейного блока 4 построена на базе пяти операционных усилителей 25-29. На одном из входов установлен усилитель 25 с цепью обратной связи 30, своим выходом соединенный с операционным усилителем 26, ограничивающем уровень выходного сигнала с .помощью ограничителя 31, На втором входе нелинейного блока установлен операционный усилитель 27, выход которого через диод подается на операционный усилитель 28, формирующий сигнал управления ограничением уровня. Операционный усилитель 29, подключенный к выходу усилителя 28, инвертирует выходной сигнал усилителя 28. Оба усилителя 28 и 29 подключены к ограничителю уровня 31.Выходом нелинейного блока 4 является выход Ьперационного усилителя 29.Сигнал задания момента поступает на вход операционного усилителя 25.Нелинейная зависимость Ад =Й(ш) составлена путем кусочно-линейной аппроксимации кривых 32 или 33, показанных на фиг.5, с помощью цепи обратной связи 30 операционного усили" теля 25. Управление скольжением по зависимости 32 ограничивает пульсации момента на уровне 202 при законе частотного управления электроприводом Ч=сопз, а управление по зависимости33 ограничивает пульсации момента на том же уровне при законе управления д 5-шдп. При скорости цЗ О, 1 ц,ющ вступает в действие ограничитель уровня 31 выходного сигнала операционного усилителя 26, уменьшающий до нуля вы" ходпой сигнал др нелинейного блокаУправление ограничителем уровня 31поступает с операционных усилителей 28 и 29, на вход которых поступает выпрямленный сигнал скорости 1 ы 1 с операционного усилителя 27,5Таким образом, за счет включения нелинейного блока 4 работа блока коррекции 2 по снижению пульсаций момента значительно облегчается и расширяются возможности электропривода по 1008 регулированию скорости. При любой нагрузке на валу двигателя блок коррекции обеспечивает полную компенсациюпульсаций момента, предварительно ограниченных нелинейным блоком 4 в пределах 207. от номинального значения,что позволяет обеспечить работу привода на низких частотах вращения ирасширить общий диапазон регулирования частоты вращения.00 0,7 б О 08 40 О 0 463/44 Тираж 666 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобреТений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5