Устройство для управления асинхронным электродвигателем

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Сфветскик Социалистических Республик(22) Заявлено 27. е к авт. саид-ву879 (21) 2816524/24-07 5)М. К присоединением заявки ЙУ Н 02 Р 7/42 яарстаениый кемите СССР Аеаам изобретения н еткрмтнй(23) Приоритет 150981. Бюллетень 149 3 аиия описания 150981 публиковаи ата опублик Д 62-83 з 621313. 333,072,9 (088.8)(71).Заявитель ЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ 4 ен к блоку заданияво обеспечивает досе скорости разгонасинх онного элект о ка. и-5 1 О Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов частотно-регулируемом приводе, выполненном на основе тиристорногопреобразователя частоты и асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором,Известно устройство для управления асинхронным электродвигателем,содержащее преобразователь частоты,к которому подсоединен двигатель,датчики скорости, момента, подсоединенные к вычислительному блоку,выход которого через блок сравнения,к которому дополнительно подсоединен датчик потока, соединен с преобразователем 1 .Данное устройства может обеспе-,чить оптимальное управление в режимах нуля, торможения и номинальном 20с заданным критерием оптимизации, нодостаточно сложно в реализации.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для управленияасинхронным электродвигателем, содер 25жащее преобразователь частоты, подключенный к элен."родвигателю, блокзадания изменения частоты и напряжения, датчик тока, соединенный сблоком сравнения, второй вход кото рого подключ тоЭто устройст таточно высоки иторможения а р р двгателя (2 ,Недостатки устройства состоят втом, что укаэанная разность заданного и действительного токов являетсяосновным управляющим сигналом преобразователя во всем рабочем диапазоне нагрузки," формирование указанного раэностного сигнала происходит непрерывно, на входе обычногоаналогового регулятора, и сигналможет быть любого знака, данное устройство не обеспечиваетограничениямаксимального момента двигателя приперегрузках. Поэтому, во избежаниеопрокидывания двигателя, здесь необходимо ограничивать момент нагрузкивнешними средствами, например заведомо низким темпом частотного разгона, т.е. нагрузочная способность привода относительно низкая, а двигатель не используется полйостью помоменту,Целью изобретения является улучшение использования двигателя но моменту, 8 б 4479Поставленная цель достигается тем,что в устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащеепреобразователь частоты, подключенный к электродвигателю, блок задания изменения частоты и напряжения,датчик тока двигателя, подсоединенный к блоку сравнения, второй входкоторого подключен к блоку заданиятока, введены пороговый элемент,блок инвертирования, блок измеренияэлектромагнитной мощности, ключа,причем вход порогового элемента соединен с выходом блока сравнения, авыход через первый ключ и дополнительно через блок инвертирования ивторой ключ подсоединения к блокузадания изменения частоты и напряжения, выходы блока изменения электромагнитной мощности подсоединены куправляющим входам упомянутых ключей.На фиг.1 изображено устройство для управления асинхронным двигателем; на фиг,2 и 3 - варианты устройства блока управления ключами; на фиг,4-6 варианты устройств в случае управления от преобразователя частоты на основе инвертора напряжения, инвертора тока, а также в общем случае, когда перегрузка двигателя определяется только динамическим моментомУстройство содержит преобразователь 1 частоты, который подсоединен к асинхронному короткозамкнутому электродвигателю 2, Значения амплитуды П и частоты й напряжения на зажимах статора электродвигателя определяются блоком 3 задания управления на входе преобразователя 1, В цепь тока статора включен трехфазный датчик 4 тока 1 например, транс- ф форматор тока), выход которого подключен через элемент 5 выделения амплитуды например, выпрямитель) ко входу блока б сравнения. Выход блока б подключен к пороговому элементу 4 7, включенному в цепь управления преобразователя 1 частоты через ключ 8 и через последовательно включенные блок 9 инвертирования и ключ 10, цепи управления ключами 8 и 10 под- щ соединены к выходам 11 и 12 блока 13 измерения электромагнитной мощности. Входы блока 13 подключены к выходу датчика 4 тока и к выходу датчика,14 напряжения статора, Блок 13 может содержать узел 15 (фиг.2) выделения ЭДС двигателя входы которого подключены ко входам напряжения П и тока 1. ТрехФазный выход сигнала ЭДС узла 15 подключен пофазно со входами тока 1 элементов 1 б- ФО 18 умножения, выходы которых подключены через сумматор 19 ко входу блока 20, который содержит последовательно включенные нуль-индикатор 22 и элемент 22 НЕ, Б качестве выхода 5 11 блока 13 используется выход элемента 22, а в качестве выхода 12 блока 13 используется выход нуль-ин дикатора 21, По другому варианту в блоке 13 фиг.3) трехФазный выход узла 15 выделения ЭДС и трехфазный вход тока 1 могут быть подключены ко . входам узла 23 преобразования трехфазной системы токов и ЭДС в двухфазную, что позволяет исключить блок умножения.В случае, если преобразователь частоты выполнен на основе автономного инвертора напряжения, знак входного тока инвертора и тока выпрямителя во всех режимах, кроме режима очень низких частот, соответствует знаку скольжения. В этом случае устройство может быть упрощено. Преобразователь 1 частоты в этом случае может быть выполнен на основе управляемого выпрямителя 24 (фиг,4) и автономного инвертора 25 напряжения. Входной ток инвертора, измеренный датчиком 26, подается через фильтр 27, подавляющий переменную составляющую сигнала, на вход блока 20. Вариант с использованием тока выпрямителя измеренного датчиком 23, показан пунктиром.В случае, если преобразователь частоты выполнен на основе автономного инвертора тока (фиг.5),знак напряжения на зажимах автономного инвертора или на зажимах выпрямителя во всех режимах, кроме режима очень низких частот, соответствует знаку скольженияПреобразователь 1 частоты выполнен на основе управляемого выпрямителя 24 и автономного инвертора 29 тока. Входное напряжение инвертора 29 (или выходное напряжение выпрямителя 24) фильтруется и подается на вход блока 20. В обоих указанных случаях (фиг.4,5) не требуется датчик напряжения на зажимах статора.Если перегрузки, при которых необходимо ограничение момента двигателя, связаны с процессом разгона и торможения, то для управления блоком 20 может быть использован входной сигнал инвертора задатчика интенсивности, если последний выполнен по схЕме интегроэадающего устройства. Реализация управления ключами,для этого случая поясняется фиг.б. Сигнал управления 0 на входе преобразователя 1 частоты формируется задатчиком 30 интенсивности, выполненным на основе усилителя-ограничителя 31 и интегратора 32. Для управления ,блоком 20 используется входное напряжение интегратора 32. При разгоне двигательный режим) входное напряжение интегратора, действуя на элемент 20, формирует на его выходе 11 сигнал единица. При торможении (генераторный режим) входное напряжениеуправления преобразователя 4 частоты равен нулю. На входы блока 13 управления ключами поступают сигналы тока 1 с выхода датчика 4 тока и выхода датЧика 14 напряжения. Работа блока 13 состоит в определении знака электромагнитной мощности (фиг.2). Узел 15 по измеренным фазным значениям напряжения ц и тока 1 двигателя Формирует систему сигналов Фазных ЭДС еп, е, ес, электродвигателя, После пофазного перемножения этих величин с токами 1 С,1,1 с соответственно на выходе элементов 16-18 и суммированияпроизведений на выходе сумматора 19 получаем сигнал электромагнитной мощностй двигателя, Знак этого сигнала соответствует знаку скольжения двигателя, Положительный знак мощности соответствует двигательному Режиму )70, отрицательный - генераторйому (р, при сигнале, соответствующем двигательному режиму на выходе10 ф 1", иа выходе 11 -"0". В генераторном режиме .- противоположные сигналы.Ограничение момента действует при перегрузках, когда 111 тс, Рассмотрим случай двигательного режима, когда скольжение положительно ф 7 О ) . На выходе блока 6 получаем отрицатель 30 35 40 интегратора 32 изменяет знак. Сигнал единица возникает на выходе 12 блока 20, Очевидно,что для рассматриваемого случая управления моментомдвигателя реализация не тр бует наличия датчика напряжения на зажимах статора. В остальной части. схемы (кроме показанной на Фиг.б) устрой " ство не отличается, от приведенного на Фиг,1Управление электродвигателемосуществляется следукщим образом.Преобразователь 1 частоты в соответствии с входным сигналом управления О формирует амплитуду ч и час" тоту й напряжения на зажимах электродвигателя 2. С помощью датчика 15 4 измеряется ток 1 статора, егоамплитудное значение Формируется элементом 5 и сравнивается в блоке б с сигналом установки 1 противоположной полярности. Еслй выполняет ся неравенство 1 с 1 т, то на выходе усилителя нулевой сигнал получается за счет проводимости диода в цепи его обратной связи. Независимо от работы ключей 8 и 10 корректирующий 25 сигнал Пк на входе блока 3 в цепи ный сигнал- . Как показано выше, в этом режиме замкнут ключ 8, т,е.1 -1 - 1 отс . Сигнал управления ПУ уменьшается на величину Б снижая частоту Й таким образом, чтобы скольжение ограничивалось на уровне, соответствующем заданному моменту, В генераторном режимеО замкнут ключ 10, а ключ 8 разомкнут. Сигнал, пропорциональный 1-1 отс, на выходе блока 7 инвертируется блоком 9, образуяО,рО Сигнал управления Б увеличивается на величину П частоты Й увеличивается, поддерживая скольжение на уровне, соответствующем заданному моменту. Существенно отметить, что знак корректирующего воздействия ,противоположен знаку скольжения или электромагнитной мощности двигателя.В данном устройстве обеспечивается высокая эффективность ограничения момента в случае высокодинамичных электрсприводов, что в сравнении с известными устройствами позволяет расширить диапазон рабочих моментов двигателя, т.е. улучшить его использование.Формула изобретенияУстройство для управления асин= хронным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, подключенный к электродвигателю, блок задания изменения частоты и напряжения, дащвик тока двигателя, подсоединенный к блоку сравнения, второй вход которого подключен к блоку задания тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения использования электродвигателя по моменту, в устройство введен пороговый эле" мент, блок инвертирования, блок измерения электромагнитной мощности, клю чи, причем вход порогового элемента соединен с выходом блока сравнения, а выход через ключ и дополнительно через блок инвеотиоования и второй ключ подсоепинен к блоку задания изменения частоты и напояжения, выходы блока изменения электоомагнитной мощности подсоединены к управляющим входам упомянутых ключей.Источники информации,поииятые во внимание пои экспертизе1. Автооское свидетельство СССРР 587589, кл. Н 02 Р 7/42, 1974.2. Авторское свидетельство СССР9 409347, кл. Н 02 Р 5/40, 1971.б оставитель В.Тарасовехред А, Ач Корректор М,Шарош р П.Коссей Ре 81 Тираж 733 ПодпиПИ Государственного комитета СССРо делам изобретений и открытийМосква, Ж. Раушская наб., д. 30 ал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 7824/сноеВНИИ