Способ формирования тока в фазе частотноуправляемого асинхронного двигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11 4 Н 02 Р 7 4 АНИЕ ИЗОБРЕТЕ СССР 1980 о- асГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханикипри Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) Олещук В,И., Чаплыгин Е.Е,Вентильные преобразователи с замкну"тым контуром управления. Кишинев,Штиинца, 1982, с.54-59.Авторское свидетельствоР 892651, кл. Н 02 Р 13/18,(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ТОКА В ФАЗЕЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО АСИНХРОННОГОДВИГАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построеннымна базе асинхронных двигателей иполупроводниковых преобразователей Изобретение относится к электро технике, а именно к частотно-управ ляемым электроприводам, построенным на базе асинхронных двигателей и п лупроводниковых преобразователей ч тоты, и может быть использованс. в системах, в которых требования низ ких потерь и высокой точности являются определяющими, например в . электроприводах главного движения металлорежущих станков., частоты, и может быть использовано в системах различного назначения, например в электроприводах главного движения металлорежущих станков. Целью изобретения является снижение потерь и повышение точности формирования тока в фазе двигателя путем уменьшения пульсирующей составляющей. Способ формирования тока в фазе частотно-управляемого асинхронного двигателя предусматривает формирование тока в фазе двигателя двумя параллельно включенными каналами. Низкочастотный канал формирует в первом приближении заданную траекторию тока, при этом мощность этого канала составляет 80-90% мощности, потребляемой нагрузкой. Высокочастотный канал формирует ток, равный по амплитуде величине отклонения текущего значения тока низкочастотного канала от заданного значения и противоположный ему по знаку, при этом мощность этого канала составляет 10-20% от мощности, потребляемой нагрузкой. 3 ил. Цель изобретения - снижение потерь и повышение точности формирования тока в фазе двигателя путем уменьшения пульсирующей составляющей.На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ формирования тока в фазе частотно-управляемого асинхронного двигателя; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ,1495972 4 О 3Устройство содержит генератор 1 опорного сигнала треугольной Формы, подключенный выходом к первому входу компаратора 2, второй вход которого соединен через выпрямитель 3 с выходом генератора 4 задающего сигнала, а выход подключен к первому входу блока 5 управления. Второй вход последнего соединен с выходом генератора 4 задающего сигнала и входом блока 6 сравнения, выход которого соединен через второй компаратор 7 с третьим входом блока 5 управления, Выходы последнего подключены к управляющим цепям импульсного усилителя 8 мощности, содержащего стойку последовательно включенных силовых ключей 9 и 10, объединенная точка которых соединена через датчик 11 мгновенного 2 О значения тока с Фаэной обмоткой асинхронного двигателя 12.Зажимы питания импульсного усилителя 8 мощности соединены соответственно с клеммами положительной и от рицательной полярности блока 13 питания, состоящего из двух одинаковых источников, соединенных последовательно, объединенная точка которых подключена к общей точке Фазных обмоток 3 О двигателя 12. При этом информацион- ный выход датчика 11 мгновенного значения тока соединен с вторым входом блока 6 сравнения. Кроме того, уст/ройство содержит блок 14 инвертирования сигнала, второй блок 15 срав- нения, третий компаратор 16, импульсный усилитель,17 мощности повышенной частоты и второй датчик 18 мгновенного значения тока. Выход первого блока 6 сравнения подключен через блок 14 инвертирования сигнала к входу вчорого блока 15 сравнения, выход которого присоединен к входу третьего компаратора 16, выход которого подключен к управляющим цепям импульсного усилителя 17 мощности повьппенной частоты,соединенного своим выходом черезвторой датчик 18 мгновенного значения тока с Фазной обмоткой двигателя 12, а зажимами питания - с клеммами положительной и отрицательной полярности блока 13 питания. Информационный выход второго датчика 18 мгновенного значения тока подключен к второму входу второго блока 15сравнения. 4На диаграмме (Фиг, 2) обозначенысигнал 19 на выходе генератора 1опорного сигнала, модулирующий сигнал 20 ча втором входе компаратора2, сигнал 21 на выходе компаратора 2,сигнал 22 задания Формы тока, пороговое значение 23 формируемого тока,траектория текущего значения тока24 на выходе импульсного усилителя8 мощности, напряжение 25 - на выходе импульсного усилителя 8 мощности(формирующееся на объединенной точкесиловых ключей 9 и 10 и общей точкеФазных обмоток двигателя), сигнал 26разности текущего значения тока 24импульсного усилителя 8 мощностии сигнала 22 задания формы тока, формирующийся на выходе блока 6 сравнения, уровень 27 срабатывания второгокомпаратора 7, сигнал 28 на выходевторого компаратора 7, сигнал 29 навыходе блока 14 инвертирования сигнала 14,На диаграмме Фиг.3 обозначены траектория текущего значения тока 30 навыходе импульсного усилителя 17 мощности повышенной частоты, нижнее 31и верхнее 32 пороговые значения эоныФормирования тока импульсного усилителя 17 мощности повьппенной частоты,напряжение 33 на выходе импульсногоусилителя 17 мощпости повьппенной частоты и общей точке Фазных обмотокдвигателя 12, траектория текущегозначения Фазного тока 34 двигателя12, равного суммарному значению тока 24 импульсного усилителя 8 мощности и тоха 30 импульсного усилителя 17 мощности повышенной частоты,нижнее 35 и верхнее 36 пороговыезначения заданного тока 22 Фазной обмотки двигателя 12Согласно предлагаемощу способу подают сигнал 22 задания Формы тока на вход импульсного усилителя 8 мощности, Формируют ток 24, близкий по форме к сигналу 22 задания, выделяют разность текущего значения тока 24 импульсного усилителя 8 мощности и сигнала 22 задания формы тока, йодают выделенный сигнал 26 на вход импульсного преобразователя 2 мощности повышенной частоты, Формируют ток 30, противофазный сигналу 26 раэ" ности и равный ему по амплитуде, затем суммируют,его (в точке соединения выходов датчиков 11 и 18 мгно72 6поступает на вход компаратора 7, при этом на его выходе формируется сигнал 28 в виде последовательности однополярных импульсов, передние Фронты которых совпадают с моментами времени сравнения сигнала 26 разности с уровнями 27. срабатывания второго компаратора 7 и подаются на третий вход блока 5 управления.В блоке управления 5 при формировании положительной (отрицательной) полуволны тока 27. в моменты времени, совпадающие с передними фронтами. импульсов сигнала 21, включают верхний 9 .(нижний 10) силовой ключ стойки импульсного усилителя 8 мощности и отключают его в моменты времени, совпадающие с передними фронтами текущих импульсов сигнала 26. В результате этого на выходе импульсного усилителя 8 мощности Формируются прямоугольноеимпульсное напряжение 25 и ток 24. Канал Формирования тока импульсного усилителя 8 мощности реаи является задающим сигналов дляканала импульсного усилителя мощноссравнения с информационного выходавторого датчика 18 мгновенного знащего значения тока импульсного усилителя 17 мощности повышенной часто-. ты и в виде напряжения, равного разйости входных. сигналов блока 15 сравнения, поступает на вход третьего импульсного усилителя 17 мощности повышенной частоты таким образом, что в моменты равенства текущего значения тока 30 импульсного усилителя 17 мощности нижнему 31 (верхнего 32) ключ импульсного усилителя 17 мощности подключает к нагрузке поло 14959венного значения тока с Фазной обмоткой двигателя 12) с выходным током 24 импульсного усилителя 8 мощности и подают его в фазу двигате 5ля 12.формирование тока фазы двигателяпо существу осуществляется двумя каналами, один из которых, низкочастотный, Формирует в первом приближении заданную траекторию тока, приэтом мощность низкочастотного каналасоставляет 80-90 Х от мощности, потребляемой нагрузкой, а второй, высокочастотный, канал формирует ток, 15равный по амплитуде величине отклонения текущего значения тока низкочастотного канала от заданного значенияи противофазный ему по знаку. Мощность высокочастотного канала составляет 10-203 от мощности; потребляемой нагрузкой. Затем токи обоих каналов суммируют и подают фазу двигателя. Структура построенця преобразователя частоты позволяет в существенной 25степени повысить его точностные и лизует широтно-импульсное Формировадинамические параметры. Причем реали- ние така с однопозиционным слежениемзация данной структуры преобразовате- за формой тока, Одновременно сигналля частоты мощностью до 40-50 кВт 26 разности текущего значения токавозможна с использованием существую 24 импульсного усилителя 8 мощностищей в настоящее время отечественной и сигнала 22 задания формы тока посэлементной базы. тупает с выходов блока 6 сравненияУстройство, реализующее способ через блок 14 инвертирования на перформирования тока в фазе частотно- вый вход второго блока 15 сравненияуправляемого асинхронного двигателя,работает следующим образом.С выхода генератора 1 опорного ти 17 повышенной частоты,сигнала на первый вход компаратора На второй вход второго блока 152 поступает сигнал 19 треугольнойформы, а на второй вход компаратора 402 поступает сигнал 20, представляю- чения тока поступает сигнал 30 текущий собой выпрямленную синусоиду сигнала 22 задания формы тока, при этомна выходе компаратора 2 формируетсяпрямоугольная последовательность 21импульсов, которая подается на первый вход блока 5 управления. На вто- компаратора 16, Выходное напряжениерой вход последнего, а также на пер- компаратора 16 управляет ключамивый вход блока 6 сравнения поступаетсигнал 22 задания формы фазного токадвигателя 12. В блоке 6 сравненияэтот сигнал сравнивается с текущимзначением тока 24 импульсного усилителя 8 мощности, информация о кото- пороговому значению транзисторныйрок снимается с информационного выхода датчика 11 мгновенного значениятока. С выхода блока 6 сравнения сиг- жительный (отрицательный) полюс искал 26 разности токов импульсного, . точника 13 питания. При этом напря, усилителя 8 мощности и сигнала 22 жение на выходе импульсного усили 1495972теля 17 мощности повышенной частоты имеет вид 33, а ток описывает траекторию 30, повторяющую с заданной точностью сигнал 29 отклонения тока им 5 пльсного усилителя 8 мощности от эданного значения тока 22. Ток импульсного усилителя 8 мощности сумруется с выходным током усилителя 1 мощности повышенной частоты на в псодах первого 11 и второго 18 датч ков мгновенного тока в виде крив й 34, траектория которой с пог решностью отработки импульсного усилителя 17 мощности повышенной чМстоты повторяет заданную сигналом 2 форму фазного тока двигателя 12,Таким образом изобретение обеспечивает формирование тока в фазе чнстотно-управляемого асинхронного двигателя по, двум параллельно включ иным каналам; низкочастотному и в сокочастотномуеПри этом низкочастотный мощный канал формирования тока (например, с, тиристорами в силовой части) формирует ток в первом приближении, пропуская через свои вентили основн 1 ую мощность, потребляемую нагрузкой. Высокочастотный канал (например, с транзисторами в силовой час- ти), работающий по отклонению кривой тока низкочастотного усилителя м 1 ощносуи от задайной формы тока с большим быстродействием, но с меньШей мощностью преобразования, компенсирует погрешность формирования толока в низкочастотном канале. Благодаря этому в сравнениии с известным способом обеспечивается более высо 40 кая точность формирования кривой тока нагрузки, снижаются потери путем уменьшения пульсирующей составляющей тока.Формула и э обретенияСпособ формирования тока в фазе частотно-управляемого асинхронного двигателя, при котором подключают указанную фазу к источнику постоянного напряжения соответствующей полярности в моменты совпадения текущих значений модуля задающего основного тока и опорного воздействия треугольной формы, измеряют получаемый при этом основной ток в фазе и сравнивают его с текущим значением порогового тока, превышающим в каждый момент времени значение задающего основного тока на некоторую установленную величину, и в моменты достижения измеренным основным током указанных значений порогового тока отключают фазу от источника постоянного напряжения, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с .целью снижения потерь и,повышения точности формирования тока в фазе путем уменьшения пульсирующей составляющей тока, дополнительно подключают указанную фазу к источнику постоянного напряжения соответствующей полярности, измеряют протекающий при этом в фазе дополнительный ток, сравнивают его со взятой с обратным знаком разностью измеренного основного тока и текуще- го значения порогового тока и в моменты достижения дополнительным током значений, превышающих значения укаэанной разности на некоторую установленную пороговую величину, переключают фазу к источнику постоян-ного напряжения противоположной по- . лярности.1495972 Составитель А.ЖилинТехред М,Ходанич Корректор Н,Гуньк Редак Блан акаэ 4285/5 аж 550 Подписно сударственного.комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гага