Электропривод

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК ЯО 143271(513 4 Н 02 Р 7/4 ВСЕЮВ ч В А, Я13 ",П .; .:.1(д:уг."а ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ технический Фей ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Авторское свидетельство СССР В 558366, кл. Н 02 Р 7/62, 1975.Должников С.Ю. и др. Асинхронный электропривод на базе модернизированного преобразователя частоты типа ТТС. - В кн.: Состояние и перспек(тивы развития электротехнологии. Тезисы докл. Всесоюзной НТК, т. 1, - Иваново, 1985.(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Целью изобретения является улучшение динамическихпоказателей, уменьшение потерь энергии в переходных процессах путемуменьшения колебаний тока и частоты,вращения в динамических режимах. Сэтой целью в электропривод введенограничитель 1 амплитуды пульсацийнапряжения. Вход ограничителя 11 подключен к выходу регулятора 6 напряжений, а выход - к второму входусистемы 7 управления непосредственным преобразователем 2 частоты асинхронного двигателя . В цепь статорной обмотки двигателя 1 включены датчик 8 тока и датчик 9 напряжения. Выходы датчиков 8, 9 подключены к вхо-дам блока 10 вычисления модуля ревультвруююего вектора ЭДС от потока- Ц)сцепления взаимоиндукции, Выход бло" Свка О соединен с вторым входом элемента 5 сравнения. На второй входэлемента 5 через преобразователь 41432713 непосредственным преобразователем частоты.Ограничитель 11 амплитуды пульсаций напряжения может быть выполненс элементом 12 сравнения (фиг. 2),выпрямителем 13, пороговым элементом4, фильтром 15 низкой частоты, управляемым ключом 16, запоминающимконденсатором 17 и следящим усилителем 18, выход которого образует выход ограничителя 11. Вход следящегоусилителя 8 объединен с входомфильтра 15 низкой частоты, с выводомзапоминающего конденсатора 16 и подключен к выходу управляемого ключа 16.Выход фильтра 15 низкой частотыподключен к одному из входов элемента 12 сравнения, соединенного выходомс входом выпрямителя 13, выход которого через пороговый элемент 14 подключен к управляющему входу управляемого ключа 16, основной вход которого, объединенный с другим входомэлемента сравнения, образует входограничителя 11,Ограничитель амплитуды пульсацийнапряжения может быть выполнен с дву.мя следящими усилителями 1 9 и 20,запоминающим конденсатором 21,резисторами 22 и 23 и диодной ячейкой 24,составленной иэ пары встречно-параллельно включенных диодов, при этомвходы следящих усилителей 19 и 20объединены и через резистор 22 образуют вход ограничителя 11, Выходследящего усилителя 19 через резистор 23 подключен к выводу запоминающего конденсатора 21 и к входу диодной ячейки 24, соединенной выходомс входом. следящего усилителя 20,выход которого образует выход ограничителя 11.Электропривод работает следующимобразом. Цель изобретения - улучшение динамических показателей электропривода 10снижение потерь энергии в переходных процессах и уменьшение колебаний тока и частоты вращения двигателя в динамических режимах.На фиг. 1 представлена функцио вуальная схема электропривода; на фиг. 2 и 3 - примеры выполнения ограйичителя амплитуды пульсаций напряжения.Электропривод содержит асинкрон йый двигатель 1 (фиг. 1), подключенйый фазными обмотками к вьжодам нейосредственного преобразователя 2 Частоты, последовательно соединенйые задатчик 3 частоты, функциональ йый преобразователь частота - напряжение 4, элемент 5 сравнения и регулятор 6 напряжения. Электропривод Содержит, кроме того, систему 1 управления непосредственным преобра эователем частоты с двумя входами, первый из которых подключен к выходу задатчика 3 частоты, датчик 8 фазных токов, датчик 9 фазных напряжений и блок 10 вычисления модуля результирующего вектора ЭДС от потокосцепления взаимоиндукции, подключенный входами к выходам датчиков фазных токов 8 и напряжений 9, а выходом - к другомувходу элемента 5 сравнения. 40В электропривод введен ограничитель 11 амплитуды пульсаций напряжения, подключенный входом к выходу регулятора напряжения, а выходом - к второму входу системы 7 управления частота - напряжение поступает сигнал с выхода задатчика 3 частоты,связанного с первым входом системы7, Последовательно с элементом сравнения соединен регулятор 6 напряжения. Ограничитель 11 обеспечивает Изобретение относится к электроехнике, в частности к области часотного управления асинхронными двиателями, и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. ограничение амплитуды колебаний напряжения на выходе регулятора 6, которое носит переменный характер впереходных режимах при выходных частотах преобразователя 2, близких кчастоте сети. 2 э.п. ф-лы, 3 ип.1432713Сигналы задания Г, П, на входахсистемы 7, управления определяют соответственно частоту и амплитуду основной гармоники выходного напряжениянепосредственного преобразователя 2частоты.В области выходных частот преобразователя 2, близких к частоте сети,в установившихся режимах работы электропривода форма мгновенных значенийфазных ЭДС весьма близка с синусоидальной, а в переходных режимах формаЭДС сильно искажается, так как в этойобласти частот в наибольшей степени 15сказывается несинусоидальность формывыходного напряжения. При этом появляются колебания модуля результирующего вектора ЭДС с частотой, близкойк воздействию преобразователя, нарушающие нормальную работу и снижающиеустойчивость системы автоматическогоуправления электроприводом.Функциональный преобразователь 4формирует сигнал задания Б модуля 25ЭДС в линейной зависимости от выходного сигнала Г задатчика 3 частоты.Сигнал задания Б с выхода функционального преобразователя 4 поступаетна элемент 5 сравнения. Сюда же посту 30пает сигнал обратной связи по модулюЭДС взаимоиндукции с выхода блока 10.Сигнал, пропорциональный модулю ЭДС,определяется по мгновенным значениямфазных ЭДС двигателя. Сигналы фазныхЭДС формируются на основании информации о мгновенных значениях тока в обмотках статора асинхронного двигателяи напряжения на зажимах статора двигателя, снимаемой соответственно с трехфазного датчика 8 тока и с трехфазного датчика 9 напряжения. Разность меж-.ду сигналом задания П модуля ЭДС взаимоиндукции и сигналом обратнойсвязи по модулю ЭДС снимается с выхода элемента 5 сравнения и подается на вход регулятора 6 напряжениякоторый выполнен по схеме ПИ-регулятора. Такая астатическая система регулирования обеспечивает ста -50билизацию потокосцепления взаимоиндукции асинхронного двигателя 1во всем диапазоне регулированияскорости,Напряжение на выходе регулятораб носит переменный характер, причемв переходных режимах электроприводапри выходных частотах преобразователя, близких к частоте сети, частота колебаний этого напряжения приближается к быстродействию преобразователя. Для ограничения амплитуды этих колебаний введен ограничитель 11 амплитуды пульсации напряжения, включенный на выход регулятора б.Выходной сигнал регулятора 6 поступает на вход управляемого ключа 16 (фиг. 2) и на первый вход элемента 2 сравнения. С выхода управляемого ключа сигнал напряжения подается на входы следящего усилителя 18 и фильтра 15 низкой частоты. Сигнал напряжения управления 13 с выхода следящего усилителя 18 поступает на второй вход системы 7 управления преобразователем. С выхода фильтра 15 низкой частоты сигнал поступает на второй вход элемента 12 сравнения, Если в выходном напряжении регулятора 6 отсутствует переменная составляющая, то на обоих входах элемента 12 сравнения потенциалы равны, и его выходной сигнал равен нулю. управляемый ключ 16 при этом замкнут и ограничитель 11 пульсаций не влияет на динамические показатели привода. При появлении в вь 1 ходном напряжении регулятора 6 переменной составляющей, на выходе элемента 12 сравнения появляется переменный сигнал, который выпрямляется выпрямителем 13 и поступает на вход пороговсго элемента 14.Мгновенное значение выходного напряжения элемента 12 сравнения приближенно пропорционально производной выходного напряжения регулятора 6 и может быть поэтому разнополярным, При достижении однополярным входным сигналом выпрямителя 13 уровня срабатывания порогового элемента 14 происходит размыкание управляемого ключа 16. В этом случае сигнал на выходе следящего усилителя 18, а значит и на выходе регулятора 6, определяется величиной потенциала на запоминающем конденсаторе 17. Этот потенциал равен величине напряжения на выходе регулятора 6 в момент размыкания управляемого ковача 16 и систе ма регулирования остается разомкнутой до момента уменьшения рассогласования входных сигналов элемента 12 сравнения, когда ключ 16 снова замы" кается. Наиболее быстрые изменения модуля ЭДС происходят в области абсолютных скольжений ротора двигателя1432713 1, близких к нулю. В этом случае кратковременное размыкание обратной связи системы стабилизации потока неприводит к опрокидыванию или друго.5 му нарушению работы привода вследствие небольшого момента статической нагрузки.При выполнении ограничителя 11 пульсаций выходного напряжения по 10 , схеме (фиг. 3) резистор 23 н конден сатор 21 образуют Фильтр низкой час, тоты, сглаживающий пульсации выход ного напряжения регулятора 6. Этою сглаженный сигнал имеет ту же поляр ность, что и сигнал регулятора. Если , разность напряжений на выводах диод ной ячейки 24 не превышает прямого падения напряжения на диодах, то выходной сигнал регулятора 6 через ре О эистор 22 и следящий усилитель 20 поступает в систему 7 управления преобразователем практически без изме.нения. Этот режим соответствует замкнутому состоянию ключа 16 ограничи .тели 11 (Фиг. 2). Если разность фильтрованного и нефильтрованного выходных напряжений регулятора 6 превышает прямое падение напряжения на пере" ходах диодов ячейки 24, то один из зо диодов начинает проводить зарядный (разрядный) ток конденсатора 21, который образует в этом случае с резистором 22 фильтр низкой частоты, сглаживающий входной сигнал следящих усилителей 19 и 20.Величины сопротивлений резисторов 22 и 23 выбирают такими, что постоянная времени Фильтра, образованного резистором 22 и конденсатором 21, 40 во много раз больше постоянной времени фильтра, образованного резистором 23,и конденсатором 21, Вследствие Электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный фазными обмотками к выходам непосредственного преобразователя частоты, последовательно соединенные задатчик частоты, функциональный преобразователь частота - напряжение, элемент сравнения и регулятор напряжения, систему управления непосредственным преобразователем частоты с двумя входами, первый из которых подключен к выходу задатчика частоты, датчики фазных токов и напряжений асинхронного двигателя, и блок вычисления модуля результирующего вектора ЭДС от потокосцепления взаимоиндукции, подключенный входами к выходам указанных датчиков фазных токов и напряжений, а выходом - к другому входу элемента сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения динамических показателей; снижения потерь энергии в переходных процессах и уменьшения колебаний частоты вращения асинхронного двигателя в динамических режимах, введен ограничитель амплитуды пульсаций напряжения, подключенный входом к выходу регулятора напряжения, а выходом - к второму входу системы управления непосредственным преобразователем частоты.2, Электропривод по н. 1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что ограничитель амплитуды пульсаций напряжения выполнен с элементом сравнения, выпрямителем, пороговым элементом фкпьтром низкой частоты, управляемым ключом, запоминающим конденса. теля 20 отключаются на величину паде р 55 этого при отпирании одного нз диодов ячейки 24 происходит,.включение навыходе регулятора 6 Фильтра низкой частоты с большой постоянной времени,сглаживающего сигнал Б.Потенциалына конденсаторе 21 и на входе усилиния напряжения на диодах ячейки 24. Этот режим соответствует разомкнутому состоянию ключа 16 в ограничителе 11 (Фиг, 2), Сигнал 11 снова становится равные выходному сигналу регулятора б, когда разность потенциалов на входе ограничителя 11 и на конденсаторе 21 становится меньше прямого падения напряжения на диодах ячейки 24.Постоянные времени фильтра 15 (фиг. 2) и цепи резистор 23 - конденсатор 21 (фиг. 3) выбираются меньше постоянной времени формирования модуля ЭДС асинхронного двигателя.Таким образом, введение в электро- привод ограничителя амплитуды пульсаций выходного напряжения регулятора обеспечивает снижение пульсаций тока и момента в переходных режимах, благодаря чему в сравнении с известным решением улучшаются динамические показатели н снижаются потери энергииФв переходных процессах,Формула и з р б р е т е н и яКорректор С. Шекмар аж 584 комитета С открытий кая наб., писное 5459 За лиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. П ая изводствен 143271 тором и следящим усилителем, выход которого образует выход ограничителя амплитуды пульсаций напряжения, при этом вход следящего усилителя объединен с входом фильтра низкой частоты,5 с выводом запоминающего конденсатора и подключен к выходу управляемого ключа, выход фильтра низкой частоты подключен к одному из входов элемента сравнения, соединенного выходом с входом выпрямителя, выход которого через пороговый элемент подключен к управляющему входу управляемого ключа, основной вход которого, объединенный с цругим входом элемента сравнения, образует вход ограничителя амплитуды пульсаций напряжения. 51 Тир ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рауш383. Электропривод по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что ограничитель амплитуды пульсаций напряжения выполнен с двумя следящими усилите-, лями, запоминающим конденсатором и диодной ячейкой, составленной из пары встречно-параллельно включенных диодов, при этом входы следящих усилителей объединены и образуют вход ограничителя амплитуды пульсаций напряжения, выход первого следящего усилителя подключен к выводу запоминающего конденсатора и к входу диодной ячейки, соединенной выходом с входом второго следящего усилителя, выход которого образует выход ограничителя амплитуды пульсаций напряжения.