Устройство для частотного управления асинхронным двигателем
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
Союз СоветскинСоциалистическикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,63(088,8) до делам нзобретеннй н открытий(71) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛ ЕМ 1Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использованияв системах автоматизированного эдектропривода переменного тока,Известны устройства для частотногоуправления асинхронным двигателем, содержащие автономный инвертор тока исистему управления, формирующую частоту тока статора асинхронного двигателякак сумму заданной частоты скольжения1 Ои измеренной частоты вращения ротораЫ,Недостаток таких устройств - наличиесочлененного с двигателем датчика частоты вращения ротора, что ограничиваетих область применения, Кроме того, огсутствие контроля взаимной ориентациивекторов тока и потокосцепления двигателя не позволяет обеспечить высокиединамические показатели электропривода,Наиболеее близким к изобретению потехнической сущности является устройсяво, которое содержит преобразователь частоты с автономным инвертаром тока,датчики тока статора и потокосцепленийротора двигателя, задатчики активной иреактивной составляющих тока статорарегулятор тока, блок управления кивертором, а также преобразователь координат и векторный анализатор, которые обеспечивают принудительную ориентацию тока статора относительно вектора потокосцеплений ротора 2 , С помощью преобразователя координат вычисжются заданные значения составляющих тока статорав неподвижной системе координат.: , аппозначениям этих составляющих в системекоординат, связанных с вектором потокосцепления ротора, Составляющие Йр. Упоступают на векторный айализатор, который вычисляет модуль заданного вектора тока статора/Р / и составлявшиеединичного вектора идф Жй 8 направление которого совпадает с направлениемвектора тока статора, Сигналы СЮ д, Юд.дподаются на входы блока управлений инветором, выходы которого связаны с управ ляющими электродами тиристоров автономного инвертора,Наличие в устройстве преобразователякоординет и векторного анализатора, которые в сумме содержат 12 блоков умножения, существенно усложняет систему регулирования иснижает точность ееработы,Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности его работы,Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее преобразователь частоты с автономным инвертором тока, регулятор тока, подкглоченныйвыходом к управляемому выпрямителю,задатчики активной и реактивной составляющих тока статора, подключенный крегулятору тока датчик тока статора,блок управления инвертором и датчик пстокосцепления ротора двигателя, введеныформирователь управляющего напряженияи блок компараторов, при этом первыевходы формирователя управляющего напряжешя соединены с задатчикамн активной и реактивной составляющих тока статора, вторые - с датчиками потокосцеппений ротора, первый выход - со вхопомрегулятора тока, е второй - с одним извходов блока компараторов, ко второмувходу которого подключены датчики потовкосцеплений;ротора, е выход блока компараторов соединен с блоком упревлешгяинвертором,Целесообразно при этом выполненис. формирователя управляющего напряженияв вице устройства, содержащего ".".ри функциональных преобразователя, цва из которых реализуют квадратичную функшпо( =Х ), а третий - функцию извлечения корпя квадратного (= 1 ф ), сумматор, блок деления, блок умножешм иблок вычисления модуля пВтокосцепленияротора. Входы функциональных преобразователей, реализуощих квадратичную функщпо, являются первыми входами формирователя, а их выходы через сумматор соединены со входом функционального преобразователя, реализующего функциюизвлечения квадратного корня. Выход этого преобразователя, являюгцийся первым выходом формирователя, соединенс выходом делимого блока деления, вхопделителя которого подключен к зацатчикуактивной составляющей тока, Выход блока деления подключен ко входу блока умножения, второй вход которого соединенс выходом блока вычисления модуля пстокосцепления ротора, причем выход блоке10 15 20 50 35 40 45 50 55 87 4умножения является вторым выходом формирователя,Блок компараторов содержит й. идентичных ячеек, количество которых равночислу фаз, Каждая я.ейке состоит изтрех операционных усилителей и трех логических элементов И-НЕ, Объединенныенеинвертирующий и инвертирующий входыдвух первых усилителей являются первыми вхопеми блоке компареторов. Объединенные неинвертирующие входы всехусилителей, являюшнеся вторым входомблока., подключены к летчику потокосцепления соответствующей фазы, е неинвертирующий вхоп третьего усилителя -к датчику потокосцепелшгя смежной фазы,Выходы двух первых усилителей порозньподключены ко входам двух логическихэлементов И-НБ, ко вторым входам которых подключен выход третьего усилителя, а выходы упомянутых логических элементов соединены со входами третьего логического элементе И-НЕ, выход которого является выходом блоке компараторов.На фиг, 1 представлена блок-схемаустройства для частотного управленияасинхронньгм двигателем; не фиг, 2 -блок-схеме формирователя управляющегонепряжешля, на фиг, 3 - возможная реализация блоке компереторе,Устройство пля частотного управления асинхронным двигателем сопержитпреобразователь 1 частоты, состоящийиз последовательно соединенных управляемого выпрямителя 2 и автономногоинвеоторе Э токе, асцнхоонный двига"тель 4 с подключенными к н. датчиками тока статоре Е и потоков гепльнийротора 6, формироватеь 7 управляющегонапряжения, на вход котооого попкгпочены датчик 6 потокосцеплений ротора изацатчики активной Я и реактивной 9составляющих тока статора, а выходысвязаны со входамц блоке 10 компараторов и регулятора 11 тока, Вход блока12 управления инвертором связан с бло -ком 10 ком ператоров, а выход - с тиристорами автономчого инвертора 3 тока,Формирователь 7 управляющего напряжения (фиг, 2) "одержит Функциональныепоеобразователи 13 и 14, реелизугощиезависимость /- Х. ф 7 нкпионельный/- преобразователь 15, реализующий зависимост г./: ф, сумматор 16, умпожитель 17, блок 18 деления и блок 1 Цвычисленич модуля потокосцепления ротова, Не вход функционального преобра Б 7448 аоввтедя 13 подается сигнал задания реактивной составляющей тока статора.) на вход функционального преобразователя 14 и блока 18 деления - сигнал вктивсу ной составляющей тока ствтсрв;"4, Сигнал с выхода функционально преобразователя 15, равный 7 подаетсяянв вход регулятора 11 токаа сигнал Яс выхода умножителя 17, равный с у )агпе- ьсопупь потоеоопеппе- о Д й йния ротора, подается нв вход блоке 10 компараторов, Блок 10 компвраторов состоит из трех идентичных ячеек, по одной нв каждую фазу. Схема ячейки, принадлежащей фазе А двигателя (фиг, 3), сс держит три операционных усилитедч 20, 21 и 22, три логических элемента И-НЕ 23, 24 и 2;.), логический сигнал с выхода которых подается нв вход блока 12 управления инвертором.йО Устройство работает следующим образом,Переменный ток питающей сетивыцрямс" дяется с помощью управляемого выпрямителя 2 и затем инвертируется автономным инвертором 3, Заданное значение модуля результирующего вектора тока двигателя обеспечивается регулятором 1 1 тока, на входе которого производится ЗО сравнения сигнала задания ,7 с сигналом обратной связи, снимаемым с датчика 5 тока. Расчеты и эксперименты показывают, что при правильной настройке контур регулирования тока можно считать идеадь - 35 ным, т,е, модуль тока ствтора в установившихся и переходных режимах состветсч вует сигналу задания 5 на входе регулятора 11 тока, Аргумент результирующего вектора тока статорв (т,е. частоты ф и фазы тока) двигвтеля при питании его от инвертора тока определяется моментом подачи открывающих импульсов на тиристоры автономного инвертора 3 с выхода блока 12 управления, Это свойство автономного инвертора тока позволяет осуществлять принудительную взаимную ориентацию вектора тока ствторв и потокосцепдения ротора двигателя без исполь зоввния векторного анализатора и пре 50 обрвзователей координат, что и положено в основу предлагаемого устройства. Поскольку фронт открывающего импульса формируется в момент времени, когда напряжения на входах компаратора равны, то55 учитывая синусоидальность кривой потокосцепления, получимОу%п 1 М (1) где- угол сдвига между первыми ГВРМОНИКаМИ тОКа СтатОРВ И ПстОКОСЦЕГс пешня роторе соответствующей фазы, С дру 1 сй оторопь., в соответствии с фиг,ф" д фаИз (1) и (2) полгчаем 3 р=35011,",=3 СОЬУп откуда следует, что в устройстве сигнал задания ) -, в статических и динамических режимах однозначно определяет проекцию тока ствторв на направление вектора пстокссцепления ротоу.в, в сигнал- ортогональную составляющую тока. Таким обрвзом, воздействуя нв сигналы задания,5 и /Я можно. осу)шествдять независимое регулирование соответственно момента ц потока асинхронной машиныс подобно тому, как это обеспечивается регулированием тока якоря и тока возбуждения машины постоянного тока, Если,/ Й 7 Я регулировать вручную то двигатель развивает постоя нный момент независимо От частоты вращения ротора, Если необходимо сформировать механические характеристики другого аида, следует использовать внешгцою обратную связь по скорости, квк это выполняется в системах подчиненного регулирования нв посточнном токе, Блок 3.2 управления инвертором осуществляет логическое преобразование выходных сигналов блока компвратсрвв 10, изменяя их угловчо нродсджнтельность от 180 до 120 и усиливает их по мощности,Использование данного устройства позволяет упростить систему частотного управленя асинхронным двигателем, уменьшить в ней количество нелинейных эдементов, дающих основную,погрешность, и тем самым улу ппить качественные нов казвтели системы, Применение устройства - ддя алектроприводв высокопроизводительных грузопсдъемных механизмов, согласно расчетам н экспериментам позволяет повысить их производительность на 30-40%.Формула изобретения1. Устройство для частотного управления асинхронным двигателем, содержащее преобразователь чвстоты с ввтономным инвертором тока, связанным с блоком управления, регулятор тока, подключенный выходом к управляемому выпрямителю преобразователя, частоты, задатчпки актив ной и реактивной составдяюших тока ста тора, датчик тока статора, выходом подключенный к регулятору тока, блок управления инвертором и датчики потокосцеп:- лений ротора двигателя, о т д и ч а юш е е с я тем, что, с целью упрошения устройства и увеличения точности его работы, введены формирователь управляюше го напряжения и блок компараторов, причем первые входы формирователя управляю.1 О щего напряжения соединены с задатчиками активной и реактивной составляюших тока статора, вторые - с датчками потокссцеплений ротора, первый выход - со входом регулятора тока, а второй - с 5 одним из входов блока компараторов,ко второму входу которого пошипочены датчики потокосцепдений ротора, а вь:ход блока компараторов соединен с блоком управления инвертором,"ч2, Устройство по п, 1, о т л и ч а - ю ш, е е с я тем, что формирователь управляюшего, напряжения содержит трпфункционаг 1 ьныхпреобразователя, два из котоож предназначены для реализации 25 квадратичной зависимости ( и: ), а третий - ддч реализации функции извдечеиг квадратного корня- ) ) сумматор) блок деления, блок умножения и блок вычисления модуги потокосцепленля ротс- "о ра, причем входы функциональных преобразователей, реализуюших квадратичную зависимость, являются первыми входами формирователя, а их выходы через сумматор соединены со входом функцнональ- Ы ного преобразователя, реализуюшего функ=извдечения квадратного корпя в 1 ьхоп которого, явдягошийся первым выходом 87 8формирователя, соединен с выходом делимого блока деления, вход делителя которого подключен к задатчику активной составля 1 ошей тока, а выход - к блоку умножения,. второй вход которого соединен с блоком вычисления модуля потокосцепг 1 ения ротора, причем выход блока умножения является вторым выходом формирователя3, Устройство по п, 1, о т д и ч а - ю ш е е с я тем, что блок компараторов содержит й ячеек, количество которых равно числу фаз, каждая из которых составлена из трах операционных усилителей и трех логических элементов Я-НЕ, причем выходы двух усилителей порознь подкгдочень 1 ко входам двух логических элементов, ко вторым входам которь 1 х подключен выход третьего усилителя, а выходы упомянутых логических элементов соединены со входами третьего логического элемента г 1 НЕ, выход которого является вь;:ходом блока, причем объединенные неинвертирую шии и инвертируюший входы двух пер вых усилителе й являются па 3 вымя входами блок:., объединенные неинварп 1 рую 111 ле входы всех усилителе й, явтгюшпеся вторым входом блока, подкдЮчань-: к дат"-ику потокосцепдения соответству 1 ошей фазы, и неинвертируюшийвход третьего - к дат яку потокосцепления смежной Йазы,Источники информации,принятые во внимание при эертеП -тент США Ъ 367 1881кл, 33.8"227, 872,Ра нч ЙРГ " 194112кд, 21 С 58/36, 1973, 744887
СмотретьЗаявка
2604381, 14.04.1978
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ГУСЯЦКИЙ ЮРИЙ МОИСЕЕВИЧ, ГЕЛЬМАН ВИТАЛИЙ ФРОИМОВИЧ
МПК / Метки
МПК: H02P 7/42
Метки: асинхронным, двигателем, частотного
Опубликовано: 30.06.1980
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-744887-ustrojjstvo-dlya-chastotnogo-upravleniya-asinkhronnym-dvigatelem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для частотного управления асинхронным двигателем</a>
Предыдущий патент: Частотно-регулируемый электропривод
Следующий патент: Устройство для управления шаговым электродвигателем
Случайный патент: Устройство для удаления грата