Устройство для автоматического управления асинхронным двигателем в режиме частотного торможения

О П И С А Н И Е /и 985912ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22)Заявлено 28.10,80 (2) 2996742/24-07с присоелинением заявки ЭЙ,Н 02 Р 3/22 Н 02 Р 7/42 Геаудерстхенный квинтет но аенаи нзабретеннй н отхрытнй Опубликовано 30.12.82. Бюллетень48Дата опубликования описания 03.01,83(4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯАСИНХРОННЫМ ДВИ ГАТЕЛЕМ В РЕЖИМЕ ЧАСТОТНО ГОТОРМОЖЕНИЯ 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов у ст рой ст вах для а втомати че скогоуправления электроприводами, в частности электроприводами с асинхронными двигателями и статическими пре 5Фобразователями частоты с промежуточным звеном постоянного тока в режиме генераторного торможения на реостат,оИзвестно устройство для автома"тического управления асинхроннымдвигателем в режиме частотного торможения, содержащее преобразовательчастоты с блоком регулирования напряжения в звене постоянного тока инвертора, блок тормозных резисторов,блок регулирования тормозного режима, датчик тока в цепи питания инвертора, блок задания тока и датчик ча- остоты вращения двигателя. Эффективное торможение двигателя с критическим значением тормозного моментапри минимально возможной величине то. 2ка, потребляемого из сети, достига" ется путем введения в канал управления частотой инвертора нелинейных блоков коррекции 1.11.Недостатками этого устройства являются довольно сложная реалвэация и невозможность использования в разомкнутых по скорости асинхронных частотно-регулируемых электроприводах.Наиболее близкое к предлагаемому устройство для торможения частотно- регулируемого электропривода содержит трехфазный инвертор напряжения, вход которого подключен к регулятору напряжения, блок управления частотой инвертора, датчик входйого тока инвертора, тормозной резистор, подключенный через прерыватель тока параллельно конденсатору на входе инвертора, блок стабилизации момента двигателя в режиме торможения, состоящий иэ последовательно соеди/ ненных блока определения режима ра-.985912 3боты двигателя и блока стабилизации входного тока инвертора, выходкоторого подключен к прерывателютока, а вход блока определения режима работы подключен к датчику входного тока инвертора, Эффективноеторможение двигателя в широком диапазоне регулирования цастоты вращения осуществляется путем измененияпродолжительности подключения тормозОного резистора в функции входныхнапряжения и тока инвертора 2 .Недостатком известного устройства является возможность появлениязначительных по амплитуде выбросов 15напряжения в промежуточном звене постоянного тока т.е, на входном конденсаторе инвертора напряжени прибольшой интенсивности уменьшения выходной частоты инвертора, цто снижает надежность работы электропривода в режиме частотного торможениядви гателя.Цель изобретения - повышение надежности работы электропривода в 25режиме частотного торможения двигателя.Поставленная цель достигаетсятем, что блок управления частотойинвертора подключен к зажимам кон"денсатора на входе инвертора,На фиг1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 - временныедиаграммы его работы.Устройство для автоматическогоуправления асинхронным двигателемв режиме частотного торможения содержит регулятор 1 напряжения с конденсатором 2 на выходе, который является одновременно входным конденсатором инвертора 3 напряжения, блок4 управления частотой инвертора,асинхронный двигатель 5, датцик 6входного тока инвертора, блок 7 стабилизации момента двигателя в режи 45ме частотного торможения, состоящий.из блока 8 определения режима работы двигателя и блока 9 стабилизациивходного тока инвертора, соединенных последовательно, и прерыватель10 тока тормозного резистора 11, которые образуют последовательную цепь,подключенную параллельно конденсатору 3.Устройство работает следующим образом.При постоянном напряжении задания Оона входе регулятора 1 напряжения (интервал времени й -с (фиг.2) фнапряжение на конденсаторе 2 и пропорциональная ему выходная частотаЫ блока 4 управления частотой инвертора также постоянны, т,е. имеетместо установившийся режим работы.Асинхронный двигатель 5 работаетв двигательном режиме и среднее значение напряжения на датчике 6 входного тока инвертора больше нуля. На выходе блока 8 определения режима работы двигателя присутствует сигнал логического "0", соответствующий двигательному режиму работы, Этот сигнал блокирует блок 9 стабилизации входного тока инвертора при торможении, и на,его выходе, являющемся выходом блока 7 стабилизации момента двигателя в режиме ча. стотного торможения, будет сигнал логического "0", Прерыватель 10 тока тормозного резистора 11 находится в. разомкнутом состоянии, и ток через тормозной резистор 11 равен нулю. При уменьшении напряжения Одмо. мент времени С переключающий элемент регулятора 1 напряжения закрывается и находится в этом состоянии до окончания торможения двигателя. Под действием тока нагрузки напряжение на конденсаторе 2 и пропорциональная ему выходная частота инвертора 3 уменьшаются. Ротор жедвигат еля 5 в силу присущего ему момента инерции не может быстро изменить цастоту М вращения и в промежутке времени 1-12 продолжает вра" щаться практически с прежней скоростью. По мере разряда конденсатора 2 и уменьшения выходной частоты инвертора 3 скольжение двигателя 5 и входной ток инвертора напряжения уменьшаются, В момент времени й скольжение двигателя становится равным нулю и двигатель работает в режиме идеального холостого хода,являющегося границей между двигательным и генераторным режимами его работы. В этом режиме входной ток инвертора 3 имеет минимально возможное, близкое к нулю, положительноезнацение, равное активной составляющей намагничивающего тока двигателя, Активная составляющая намагничивающего тока обусловлена электрическими потерями в активном сопротивлении обмотки и магнитными потерями в сердечнике статора двигателя5 985912 буменьшение входного тока инвер-: шается до нуля, затем изменяет направ,тора 3 по мере подхода двигателя 5 ление и начинает плавно нарастать,к режиму идеального холостого хода . На интервале времени с - ( :2 3 тсопРовожДаетсЯ Уменьшением напРЯже- :1 т +ии 8. В момент вРемени С вхоД-.3ния О 6 датчика 6 входного тока до з ной ток инвертора 3 достигает токазначения, равного от.сечки, определяемого величиной напряжения задания блока 9 стабилиза 6 инВ.цххы т ции входного тока инвертора 3, и на"выходе блока 7 стабилизации моментагДе х - .вхоДной ток инвертора при 0 ДвигателЯ пРи тоРможении фоРмиРУетработе двигателя в режиме идеально; ся команда (логически 11 "0") на разго холостого хода; мыкание прерывателя 1 О тока тормозВш . - сопротивление шунт датчи- ного резистора 11. В момент времека входного тока, ни й ток через конденсатор 2 иэмеНа интервале времени т й 2 И няет как направление, так и своезначение (скачкообразно) на вели 1 инв йт т чину, О И)2 3)где 12 - ток разряда конденсатораЬ 1 = - Ф 4г инВ з)выходного фильтра регулятора напря.жения,Ю Начинается подзаряд конденсатора1 - ток через тормозной резис током инвертора напряжения, вследтор. ствие чего выходная частота инверВ момент времени й выходной сиг- тора 3 Увеличивается, а скольжение2нал ОВ блока 8 определения режима . двигателя уменьшается, Уменьшениеработы двигателя становится равным фф скольжения вызывает уменьшение токалогической "1", блокировка с блока . инвертора 3, и при определенном его9 стабилизации (напряжение О ) вход- значении, зависящем от величины9ного тока инвертора снимается и на гистерезиса устройства отсечки ввыходе блока 7 (напряжение О ) ста-. блоке 9 стабилизации така инвертотбилизации момента двигателя при .тор- Зв Ра 3 при .то можении, на выходе бломожении Формируется команда (логи- ка 7 стабил зации момента двигателяческая "1") на замыкание прерыва-при тоРМ ении вновь формируетсятеля 10 тока тормозного резистора,команда (логическая "1") на замыкаЭто вызывает скачок тока разряда . ние прерывателя 10 тока тормозногоконденсатора 22зз резистора 11,.На интервале времени й -с2.)О (С 12ии 8 кткт Такие последовательно сменяющиедруг друга процессы включения и выгде О (Ф ) - напряжение на конденсад Щщ ключения прерывателя тока. тормозторе 2 в момент времениного резистора происходят в устройНачинается более быстрый разрядстае томрожения до момента времениконденсатора с постоянной временикогда напряжение на конденсаМ ктС, гДе КТ величина сопротив- торе 2 становится Равным вновь заления тормозного резисторах С - ве- вином значениюуменьшение выходной частоты инверторанапряжения. ,местно с блоком 7 стабилизации момента при торможении представляетСкольжение двигателя становится собой импульсный стабилизатор тока36отрицательным, и он переходит в гене- (входного тока инвертора напряжераторный Режим работы с рекуперацией ния) релейного типа; В течение всезнергии в промежуточноц звено посто- гопроцесса частотного торможенияянного тока, где она рассеивается длительность импульсовтока черезв виде тепла в тормозном резисто-" тормозной резистор 11 и частота ихре 11,Яследования автоматически изменяПо мере увеличения скольжения в ются так, что среднее значение входпроцессе разряда конденсатора 2 вход- ного тока инвертора 3 напряженияной ток инвертора 3 сначала умень- :остается постоянным. В результате985912 7этого абсолютное скольжение двигателяи его момент . являющийся тормозным, будут также примерно постоянными. На интервале времени -с двигатель переходит из генераторного режйма работы через режим идеального холостого хода в двигательный режим с вновь заданной частотой вращения, В момент времени на выходе блока 7 стабилизации момента двигателя при торможении появляется логический "0", который удерживает прерыватель 10 тока тормозного резистора 11 в разомкнутом состоянии. Применение предлагаемого устройства в асинхронных частотно-регули- руемых электроприводах позволяет по высить надежность его работы в режи ме частотного торможения двигателя. Исключение возможности появления выбросов входного напряжения инвертора при частотном торможении дает возможность автоматически поддерживать интенсивность изменения выходной частоты инвертора напряжения на таком уровне, при котором момент двигателя при торможении будет равен критическому значению. При этом время торможения двигателя будет минимальным, что способствует увеличению производительности установок,8Формула изобретенияУстройство для автоматическогоуправления асинхронным двигатслемв режиме частотного торможения,содержащее трехфазный инвертор напряжения вход которого подключен крегулятору напояжения, блок управления частотой инвертора, датчиквходного тока инвертора, тормозной1 ф резистор, подключенный через прерыватель тока параллельно конденсатору на входе инвертора, блок стабилизации момента двигателя в режиме частотного торможения состоящийиз последовательно соединенных блока определения режима работы двигателя и блока стабилизации входноготока инвертора, выход которого подключен к прерывателю тока, а входблока определения режима работы подключен к датчику входного тока инвертора, о т л и .ч а ю щ е е с яГтем, что, с целью повышения надежности работы электропривода в режиме частотного торможения двигателя,блок управления частотой инвертораподключен к зажимам конденсаторана входе инвертора.Источники информации,ЗО принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 681 Й 27 кл. Н 02 Р 3/22 1979.2. Авторское свидетельство СССРИ 661706, кл. Н 02 Р 5/ЙОН 02 Р 7/Ц 2 1979 (прототип),