Устройство для задания темпа изменения частоты и напряжения частотного электропривода

,12 962 02 Р 7/42 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Кг ЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ СВИ ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССУ 922983, кл. Н 02 Р 7/42, 1982.Авторское свидетельство СССР9 646807, кл. Н 02 Р 7/42, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ТЕМПАИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ ЧАСТОТНОГО ЗПЕКТРОПРИВОДА(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов автоматизированных электроприводахпеременного тока. Целью изобретенияявляется упрощение и повышение надежности устройства. Устройство при простоте реализации и высокой надежности функционирования позволяет обеспечить предельно возможное быстродействие электропривода в режимах частотного пуска и торможения приналоженных ограничениях на максимальные значения тока и напряжения в силовой цепи преобразователя. Оно содержит последовательно соединенныеуправляемый выпрямитель 1, фильтр 2,датчик 10 тока, инвертор 3 напряжения, к выходу которого подключеныфазные обмотки электродвигателя 4,задатчик 9 интенсивности, выполненный в виде двух управляемых генераторов 14, 15 тока, двух диодов 16, 17и интегрирующего конденсатора 18,датчик 7 напряжения, связанный выходом через регулятор 5 напряжения с;управляемым выпрямителем 1 и непосредственно с первым входом первогопорогового элемента 6, выход которогочерез диод 12 подключен к входу управляемого генератора 15 тока, а вто.рой вход порогового элемента 6 соеди.нен с выходом задатчика 9 интенсивности, вторым входом регулятора 5напряжения и через регулятор 8 часто- -ты - с управляющим входом инвертора3 напряжения, датчик О тока черезвторой пороговый элемент 13 и диод11 соединен с входом управляемогогенератора 14 тока.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированных электро- приводах переменного тока.Целью изобретения является упрощение и повыкение надежности устройстваНа фиг, 1 представлена функциональная схема устройства для задания темпа изменения частоты и напряжения частотного электропривода; на фиг,2- пример выполнения управляемых генераторов тока эадатчика интенсивности; на фиг, 3 - временные диаграммы рабо. ты устройства.Устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные управляемый выпрямитель 1, фильтр 2 и инвертор 3 напряжения, снабженный зажимами для подключения фаэных обмоток электродвигателя 4, регулятор 5 напряжения, выход которого подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя 1. Первый вход регулятора 5 напряжения связан с первым входом первого порогового элемента 6 и с выходом датчика 7 напряжения, вход которого подключен к силовому входу инвертора 3 напряжения, а второй вход регулятора 5 напряжения связан со входом регулятора 8 частоты, вторым входом первого порогового элемента 6 и выходом задатчика 9 интенсивности, вход которого предназначен для подачи сигнала задания. Выход регулятора 8 частоты подключен к управляющему входу инвертора 3 напряжения. В состав устройства также входят датчик 1 О входного тока инвертора 3 напряжения, два диода 11 и 12, второй пороговый элемент 13. Задатчик 9 интенсивности выполнен .в виде двух диодов 16 и 17 и интегрирующего конденсатора 18. При этом вход второго порогового элемента 13 подключен к выходу датчика 10 входного тока инвертора 3 напряжения, а выход второго порогового элемента 13 через первый диод 11 подключен ко входу первого управляемого генератора 14 тока. Вход второго управляемого генератора 15 тока подключен через второй диод 12 к выходу первого порогового элемента 6. Выход первого управляемого генератора 14 тока подключен к аноду первого диода 16 задатчика 9 интенсивности, катод которого образует вход задатчика интенсивности 9. Анод первого диода 16 задатчика 9 интенсивности подключен к аноду второго диода 17 эадатчика 9 интенсивности, катод которого связан с выходом второго управляемого генератора 5 15 тока с одной обкладкой интегрирующего конденсатора 18 и образует выход задатчика 9 интенсивности. Вторая обкладка интегрирующего конденсатора 18 подключена к общей точке устройства.На фиг. 2 а:показан пример выпол" нения управляемого генератора 14 тока, собранного по схеме с общей базой на транзисторе 19 р-и-р типа и трех резисторах 20-22. Переменным резистором 20 устанавливается требуемое значение выходного тока генератора. Управляемый генератор 15 собран по аналогичной схеме на транзисторе 23 и "р-и типа и резисторах 24- 26 (фиг. 2 б).Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии напряжение задания П а =О, диоды 16 и 17 задатчика 9 интенсивности открыты. Выходное напряжение задатчика 9 интенсивности, равное в этом режиме разности падений напряжения на диодах 16 и 17, близко к нулю.На выходе первого порогового устройства 6 присутствует напряжение положительной полярности, на выходе второго порогового устройства 13 - напряжение отрицательной полярности. Амплитуда этих напряжений близка к значению напряжений питания, поэтому диоды 1 и 12 находятся в закрытом состоянии и не оказывают влияния на работу управляемых генераторов 14 и 15 тока. При подаче на вход задатчика 9 интенсивности скачка напряжения Пза(момент времени С, на фиг. 3) диод 16 задатчика интенсивности закрывается, диод 17 задатчика интенсивности остается в открытом состоянии,диоды 11 и 12 - в закрытом состоянии., Начинается заряд интегрирующего конденсатора 18. При этом выходное напряжение задатчика 9 интенсивности, равное напряжению на обкладках интегрирующего конденсатора 18, линейно нарастает в соответствии с выражени- ем ц: -ЛМ щ а-(1) вьх з Г С ф 18 1612659624жения иннертора Э. Скольжение двигателя 4 и входной ток инвертора 3 напряжения при этом также уменьшаются.В момент времени С входной токаинвертора 3 напряжения уменьшается до значения, прикотором пороговое устройство 13 возвращается в исходное состояние. Диод 11 закрывается, блокировка с управляемого генератора 1 О 14 тока снимается и выходное напряжение задатчика 9 интенсивности вновь начинает линейно нарастать в соответгде 1 и 1 - токи управляемых геанераторов 14 и 15 тока, равные соответственно коллекторным токам транзисторов 19и 23 (Лиг. 2).1 р =1 - 1 - ток заряда конденсато дР аа 15р а 1 8 .Для нормальной работы з адатчика интенсивности должно выполняться условие 1 )1а 15Процесс увеличения выходного напряжения задатчика 9 интенсивности приводит к соответствующим изменениям частоты и амплитуды выходного напря-, 15 жения инвертора Э и частотному запуску асинхронного двигателя 4.Значение тока заряда 1, конденсатора 18 выбирается такой величины, чтобы темп изменения выходного напряжения задатчика 9 интенсивности при работе электропривода в режиме разгона был заведомо больше предельно допустимого (обозначен штриховой линией на Фиг. 3). Значение тока 1,4 вы бирается, исходя из обеспечения предельно допустимого темпа изменения выходного напряжения задатчика интенсивности при работе электропривода в режимах торможения 30В момент времени С входной ток инвертора Э напряжения, измеряемый датчиком 10 тока, достигает значения тока отсечки. Пороговое устройство 13 переключается, и полярность на 35 пряжения на его выходе изменяется с отрицательной на положительную. Диод 11 открывается, что приводит к закрыванию транзистора 19 в управляемом. генераторе 14 тока. При этом выход ное напряжение задатчика 9 интен"ивности, равное напряжению на интегрирующем конденсаторе 18, начинает уменьшаться в соответствии с выражением1 4511 =1.1 (С )- - ф С, (2)Выхз Вих Ч1 в где 13 (С ) - выходное напряжениеВьх Чзадатчика 9 интенсивности в момент времени С 50Темп уменьшения напряжения 11выхЧ ф как это следует из выражения (2), определяется значением тока 1,В управляемого генератора 15 тока. Уменьшение выходного напряжения за датчика 9 интенсивности. сопровождается соответствующим уменьшением амплитуды и частоты выходного напряствии с выра-ением=Ц (С )+ в ;з- С, (Э)Вых Ч Вьх Ч 3в где Ь С ) - выходное напряжениеЬыхЧ 3задатчика 9 интенсивности в момент времени С 5.В момент времени СЧ входной ток инвертора 3 вновь достигает значения тока отсечки, что вызывает срабатывание порогового устройства 13, блокировку управляемого генератора 14 тока и уменьшение выходного напряжения задатчика 9 напряжения.Такие последовательно сменяющие друг друга процессы линейного нарастания и уменьшения выходного напряжения задатчика 9 интенсивности продол жаются до момента времени Сг начиная с которого входной ток инвертора Э напряжения в процессе разгона двигателя остается меньше тока отсечки. Разгон заканчивается в момент времени С , когда выходное напряжение загг фдатчика 9 интенсивности достигает заданного значения.При скачкообразном уменьшении напряжения 11(момент времени С ) диод 17 задатчика 9 интенсивности закрывается, диоды 11 и 12 находятся в закрытом состоянии и не оказывают влияния на работу задатчика 9 интенсивности.Начинается разряд конденсатора 18 выходным током 1 управляемого гене 5ратора 15. При этом выходное напряжение эадатчика 9 интенсивности уменьшается в соответствии с выражением1 вУменьшение выходного напряжения задатчика 9 интенсивности сопровождается соответствующим уменьшением частоты выходного напряжения инвертора 3. Ротор же двигателя 4 в силу присущего ему момента инерции не может быстро изменить частоту вращения12659 б 2 5 1 О 15 20 и в промежутке времени С -С и прог 4 должает вращаться практически с прежней скоростью, поэтому скольжение двигателя 4 и входной ток инвертора 3 напряжения при уменьшении частоты его выходного напряжения также уменьшаются.По мере уменьшения частоты выход.ного напряжения скольжение двигателя сначала уменьшается до нуля (режим идеального холостого хода двигателя), затем меняет знак - двигатель переходит в генераторный режим работы. Входной ток инвертора 3 напряжения при этом также сначала уменьшается до нуля, затем изменяет направление и начинает плавно нарастать. Начинается подзаряд конденсаторов фильтра 2. Входное напряжение инвертора 3 и соответственновыходное напряжение датчика 7 напряжения увеличивается. В момент времени Сэто напряжение достигает значения, при котором срабатывает пороговый элемент б, осуществляющий сравнение напряжений задания и обратной связи, пропорционального входному напряжению инвертора 3. Полярность выходного напряжения порогового элемента б при этом изменяется с положительной на отрицательную. Диод 12 открывается; что приводит к закрыванию транзистора 23 в управляемом генераторе 15 тока. Процесс уменьшения выходного напряже 35 ния задатчика 9 интенсивности и пропорциональной ему частоты выходного напряжения инвертора 3 прекращается. Частота же вращения двигателя 4 продолжает уменьшаться, так как на ро 40 тор действует тормозной момент. По мере уменьшения скольжения двигателя 4 входной ток инвертора 3 также уменьшается. Процесс увеличения напряжения на конденсаторах фильтра 2 сначала45 замедляется, затем это напряжение начинает уменьшаться под действием тока нагрузки, В момент времени Сгз оно достигает значения,при котором пороговое устройство б возвращается в исходное состояние. Полярность его выходного напряжения становится положительной, и диод 12 закрывается. При этом транзистор 23 в управляемом генераторе 15 тока открывается, и выходное напряжение задатчика 9 интенсивности вновь начинает линейно уменьшаться, а выходное напряжение Ьинвертора 3 увеличивается, т.е. идет процесс, аналогичный описанному для интервала времени С24 ФбТакие последовательно сменяющие друг друга процессылинейного уменьшения и стабилизации выходного напряжения задатчика 9 интенсивности будут протекать в течение всего времени торможения двигателя 4. В результате этого темп частотного торможения двигателя 4 будет автоматически поддерживаться на уровне, максимально допустимом для данного момента инерции электропривода, приведенного к валу двигателя, и при наложенных ограничениях на величину перенапряжений в промежуточном звене постоянного тока. Чем меньше момент инерции электропривода, тем ближе выбранный устройством темп торможения к предельно допустимому (обозначен штриховой линией на фиг. 3), устанавливаемому при предварительной настройке задатчика 9 интенсивности,Таким образом, устройство при простоте реализации и высокой надежности функционирования обеспечивает получение предельно возможного быстродействия электропривода в режимах частотного пуска и торможения при наложенных ограничениях на максимальные значения тока и напряжения в силовой цепи преобразователя,Формула изобретения Устройство для задания темпа изменения частоты и напряжения частотного электропривода, содержащее последовательно соединенные управляемый выпрямитель, фильтр и инвертор напряжения, снабженный зажимами для подключения фазных обмоток электродвигателя, регулятор напряжения, выход которого подключен к управляющему входу управляемого выпрямителя, первый вход регулятора напряжения связан с первым входом первого порогового элемента и с выходом датчика напряжения, вход которого подключен к силовому входу инвертора напряжения, а второй гход регулятора напряжения связан с входом регулятора частоты, вторым входом первого порогового элемента и выходом задатчика интенсивности, вход которого предназначен для подачи сигнала задания, выход регулятора частоты подключен к265962 Узад алых Ю вияа Мых 7 алых.6 г Ело юРиг. 5 ю о и 6 а Составитель С. ПоэднуховРедактор Н. Егорова Техред И.Ходанич Корректор И, Муска Заказ 5679/56 Тираж 631 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5