Способ регулирования скорости асинхронного электропривода

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 02 М 5/О ЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСКОМ скорости, устанавливают вторую па (ш , л,) временных интервалов, ко рая определяет второе значение частоты Г, низкочастотной составляющей, и периодически чередуют с 1 раз включенные и отключенные состояния преобразователя, определяемые первой парой (ши,) временных интервалов, н о, раэ включенные и отключенные состояния преобразователя, олределя" емые второй парой (ш ), и ) временных интервалов, при этом значения чи сел с, и о периодических переключений преобразователя выбирают согласно соотношенияГ 1 (ш 1+и 1 ) Я 1+Г 2 (ш 2 1 1 ) Ч.2 РУтоУ 7ергетически ов, 10.В.Рожа ск 88.идет ССР 83. ельство С7/42, 19ство ССС7/42, 199884,976.ство ССС13/30,етель02 РВ 51 ик.етел02 Р е шл и шяэл 1,иГ ада ои)ш.+и1 г частота питаю1=12; сети; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54)(57) 1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯСКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДАпутем Формирования на статоре асинхронного двигателя низкочастотнойсоставляющей напряжения заданной частоты с помощью подключенного к питающей сети тиристорного преобразователя переменного напряжения, включение тиристоров которого производят последовательности управляющихимпульсов, заключающийся в тои, чтовключенное состояние преобразовате,)я чередуют с отключенным состоянием, причем время включения и отключения преобразователя устанавливаютпутем задания соответственно ш 1 ип, временных интервалов, кратныхинтервалу между соседними управлщими иипульсами н определяннщюх чстоту Г, низкочастотной составлщей, о т л и ч а ю щ и й с я теи,что, с целью повышения плавности регулирования и уменьшения колебаний- количество временных интервалов первой и второйпары, в течение которыхпреобразователь находится во включенном и отключенном состоянии соответственно;- частоты, определяемыепервой и второй ларамивременных интервалов соответственно, причем одна из них меньше, а другая больше заданной частоты;1376212 20 Е - любое натуральное число,удовлетворяющее неравенствуи+6к 4 ) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля регулирования скорости асинхрон;ных двигателей.Целью изобретения является повышение плавности регулирования иуменьшение колебаний скорости электропривода.На фиг. 1 изображен годограф вектора напряжения статора асинхронного двигателя; на фиг. 2 - структурная схема устройства, реализующегопредлагаемый способ; На фиг. 3 - диаграмма состояний элементов устрой"ства.15В асинхронном двигателе 1, включенное состояние преобразователя 2чередуют с отключенным состоянием,Векторы ОА, ОВ, ОС представляют собой векторы напряжения статора двигателя 1 в начале периода его включенного состояния, в конце этого периода и в конце периода отключенно"го состояния соответственно (фиг. 1).Кроме того, показаны фиг. 2 такжев - угол равномерного поворотавектора напряжения статора двигателя за период включенного состояния(угол между векторами ОА и ОВ);И, л- углы смещения вектора напряжения за период отключенного состояния (угль между векторами напряжения ОВ и ОС),Устройство (.фиг. 2) содержитасинхронный двигатель 1, силовуючасть преобразователя 2, состоящуюиз трех пар встречно-параллельносоединенных тиристоров 3-8, включенных между зажимами питающей сети иобмотками статора двигателя 1, генератор 9 синхронизируюших импульсов,блок 10 выделения временных интервалов, блок 11 чередования временныхинтервалов, два блока 12 и 13 переключения, узел 14 блокировки управляющих импульсов, блок 15 фаэосмещегде и - количество временных интервалов, в течение которых преобразователь находится в отключенном состоянии. 2ния и распределения управляющих импульсов, а также узел 16 задания чи- сел предварительной записи. Блок 10 выделения временных интервалов содержит два счетчика 17 и 18 и ВБ- триггер 19. Блок 11 выполнен анало-, гично блоку 10 и содержит счетчики 20 и 21 и ВБ-триггер 22. Блок 12 переключения содержит схемы 23 и 24 совпадения и собирательную схему 25, а блок 13 переключения содержит схемы 26 и 27 совпадения и собирательную схему 28. Счетчики 17, 18, 20, 21 имеют соответственно счетные входы 29-32, входы 33-36 предварительной записи и информационные входы 37-40. При этом счетные входы 29 и 30 объединены и подключены к выходу генератора 9 импульсов, синхронизированных с напряжением питающей сети. Инверсный выход 41 БЯ-триггера 19 соединен с входом 33 предварительной записи счетчика 17. Выход последнего соединен с Б-входом 42 триггера 19, а его В-вход 43 подключен к выходу счетчика 18. Прямой выход 44 триггера 19 соединен с входом 34 предварительной записи входом узла 14 блокировки управляющих импульсов и с объединенными счетными входами 31 и 32 счетчиков 20 и 21 блока 11 чередования временных интервалов. Выходы счетчиков 20 и 21 соединены соответственно с Б-входом 45 и В- входом 46 триггера 22. Инверсный выход 47 триггера 22 соединен с входом 35 предварительной записи счетчика 20, входом 48 схемы 24 совпадения блока 12 переключения и входом 49 схемы 27 совпадения блока 13 переключения. Прямой выход 50 триггера 22 соединен с входом 36 предварительной записи счетчика 21, входом 51 схемы 23 совпадения блока 12 переключения и входом 52 схемы 26 совпадения блока 13 переключения, Входы(2) 53 и 54 схем 27 и 26 совпадения блока Э переключения подключены соответственно к выходам 55 и 56 узла 16 задания чисел предварительной записи, а выходы схем 26 и 27 совпаде" ния соединены с входами собирательной схемы 28. Входы 57 и 58 соответственно схем 24 и 23 совпадения блока . 12 переключения подключены к выходам 59 и 60 узла 16 задания чисел предварительной записи, а выходы схем 23 и 24 совпадения соеинены с входами собирательной схемы 25. Выходы собирательных схем 25 и 28 соединены соответственно с информационными входами 37 н 38 счетчиков 17 и 18 блока 10 выделения временных интервалов. Выходы 61 и 62 узла 16 задания чисел предварительной записи под ключены соответственно к информационным входам 40 и 39 счетчиков 20 и 21 блока 11 чередования временных интервалов. Выходы блока 15 Фаэосмещения и распределения управляющих им пульсов соединены с управляющими электродами тиристоров 3-8 преобра" зователя 2, а вход блока 15 подклю- чен к выходу узла 14 блокировки управляющих импульсов.Диаграмма состояний (фиг. 3) элементов устройства при формировании заданной частоты приведена для случая ш,=4 и =5, Ч;-1, ш =4 пг=б, Ч =2, также показаны следующие сигналы: Б Б,е, 13- фазные напря 35 жения питающей сети; Б -Б - управ 3 е лявщие импульсы на тиристорах 3-8, которые поступают с блока 15 фазосмещения и распределения управляющих импульсов; 11 - импульсы на выходе генератора 9, синхронизированные счастотой питающей сети; 1 Б е 0, Б , - сигналы.на выходах 42, 43, 45 и 46 соответственно счетчиков 17, 18, 20 и 21.45Принцип действия предлагаемого способа заключается в следующем.При переключениях преобразователя 2 за первые (ш,+п,)Ч, временных ии" тервалов годограф вектора напряжения 50 статора.асиихронного двигателя 1 поворачивается на угол(5) ыг =ганг,йЬе=(ш,+пг)Чг 1, (6)Средняя угловая скорость поворота вектора напряжения статора двигателя 1 за время 41,+41 г с учетом (1)- (б) равна Ь +Игср 1.г+,2 и --ф-г --- )- --(7) 1(ш,+п,)д +(шг+и г)ге ш,пЧ,+ш гп гЧ,Поскольку последовательность вклю" чений и отключений преобразователя 2одинакова за каждые ш +п,)Ч,+ +(ш +и )Ч 1 временных интервалов, то величину 4 Ы, можно принять равной средней скорости поворота вектора напряжения за время (в 1,+ 1 г)р, где р - любое натуральное число. Поэтому согласно (7) и с учетом равенства Г =ы /2 е заданная частота представляется формулойВыбор чисел Ч, и Ч чередований мозно рассмотреть на следующем примере.Положим ш=4; п,=5; Г,=1/ЭГс=- Тогда в соответствии с (2) 1/3(4+5)Ч + - (4+6)Ч4т 10 геф+ТЖ;"ЭЧ +4(9)Задавая различные пари значений Ч и Ч с помощью (9), получаем следующую таблицу. где 1 - значение временного интервала.За последУющие (ш,+п,)Чг вРеменных интервалов годограф вектора напряжения статора поворачивается на угол(0) т,(1- ),6 К Используя зту таблицу, можно по- О добрать числа ои с 1 переключений.Например, если заданная частота Г = =0,38 Г то следует выбрать о =1 и о 2.Таким образом, для получения на 5 статоре двигателя 1 составляющей на.- пряжения частотой Г =0,38 Г, следует согласно предлагаемому способу производить следующие действия (исходя из чисел й,=4; и,=51 Ч,=1 щ г=41 20 и =6; о =2), включают преобразователь 2 на время 41 , далее отключают на время 51, затем включают на время 41, отключают на время 61 , вклю" чают на время 4 Т, и отключают на вре мя 6 С, а далее включенные и отключенные состояния преобразователя 2 периодически повторяются аналогичным образом.Значение временного интервала 1выбирают кратным интервалу между со" седними управляющими импульсами, Например, для преобразователя 2 (фиг,2) можио выбрать 1 =Т,/6, где Т, " период сетевого напряжения.Каждую из частот Х, и Т , опреде 35 ляемых первой и второй парами временных интервалов соответственно, возможно выбирать согласно соотноше- ния где , - частота питающей сети; ш и и - количества временных интер"45залов, в течение которыхпреобразователь 2 находится во включенном и отключенном состояниях соответственно;К - любое натуральное число,удовлетворяющее неравенст- ву й+6( 11)55Для схемы преобразователя (фиг,1) интервал между соседними управляющими импульсами равен 1/6 Т, Принимая временной интервал равный интервалу между соседними управляющимиимпульсами, получаем Работа устройства для реализации способа основана на том, что путем коммутации по определенному закону обмоток статора асинхронного двигателя обеспечивается прерывистое вращение вектора магнитного поля статора. При этом вращение ротора асинхронного двигателя происходит с угловой частотой, меньшей ее номинального значения.Устройство работает следующим образом.От узла 16 задания чисел предварительной записи на входы 39 и 40 . счетчиков 20 и 21 постоянно подаются коды чисел ои 1 , соответственно равные "1" и "2", а на входы 54, 53, 58, 57 схем 26, 27, 23, 24 совпадения постоянно подаются коды чисел в шии соответственно равные "4" ч 4", 5" "6" (фиг. 2).Допустим, что з момент времени (фиг, 3) на прямых выходах 44 и 50 триггеров 19 и 22 имеется сигнал , а на их инверсных выходах 41 и 47 - сигнал "0". Тогда на информационные входы 37 и 38 счетчиков 17 и 18 блока 10 выделения временных интервалов подаются соответственно коды чисел "5" и "4" Счет импульсов от генератора 9 осуществляет счетчик 18, поскольку на его вход 34 предварительной записи подается сигнал "1" с выхода 44 триггера 19.В момент времени 1 соответствующего отсчету счетчиком 18 количества импульсов, заданных по его входу 38, т.е. четырех импульсов, на выходе счетчика 18 появляется сигнал "1", переключающий триггер 19 в про" тивоположное состояние, т,е. на его выходе 44 появляется сигнал "0", а на выходе 4 " сигнал "1". С этого момента времени сигнал восхода узла14 блокирует управляющие импульсы с выхода блока 15 и асинхронный двига" тель 1 отключается от сети.Счетные импульсы от генератора 9 начинает считать счетчик 17, поскольку на его вход 33 предварительной записи подается сигнал "1" с выхода 41 триггера 19, а счетчик 18 блокируется по входу 34 предваритель-О ной записи сигналом "0" с выхода 44 триггера 19. В момент времени С, соответствующего отсчету счетчиком 17 количества импульсов, заданных по его информационному входу 37, 15 т.е. пяти импульсов, на выходе счетчика 17 появляется сигнал "1" переключающий триггер 9 в первоначальное состояние, т.е. на его выходе 44 появляется сигнал "1", а на вы ходе 41 сигнал "0". В момент С, пе" реключения триггера 19, когда сигнал на его выходе 44 изменяется иэ "0" в "1", счетчик 21 блока 11 чередования временных интервалов производит 25 счет одного импульса по счетному входу 32, поскольку на его вход 36 предварительной записи подается разрешающий сигнал "1" с выхода 50 триггера 22. Счетчик 20 в этот момент не изменяет свое состояние, поскольку он заблокирован сигналом "О" с выхода 47 триггера 22, поданным на вход 35 предварительной запи- . си.На информационный вход 40 счетчика 21 подается код числа , поэтому при изменении состояния счетчика иа единицу на его выходе появляется сигнал "1", который переключает триггер 22 в противоположное состояние, т.е. на его выходе 4 появляется сигнал "1", а на выходе 50 сигнал "0". В результате переключения триггера 22 на информационные входы 37 и 38 счетчиков 17 и 18 блока 10 выделения временных интервалов подаются коды чисел "6" и "4" соответственно. Под действием сигнала "1" с выхода 44 -триггера 19 узел 14 вырабатывает сигнал, разрешающий подключение управляющих импульсов на тиристоры 3-8 преобразователя 2, и асинхронный двигатель 1 подключается к сети до момента С , соответствующего отсчету счетчиком 18 очередных четырех импульсов и появлению на его выходе сигнала "1", под действием которого по К-входу 43.триггер Ч изменяет свое состояние на противоположное. Счет импульсов от генератора9 производится счетчиком 17 до момента времени С, соответствующего отсчету им шести импульсов и появлениюна его выходе сигнала "1", переключающего триггер 19 в состояние, когда на его выходе 41 появляется сиг"нал "0", а на выходе 44 сигнал "1".Кроме того, в момент С счетчик 20производит отсчет одного импульса,т.е. изменяет свое состояние на единицу С момента С, До момента Ссчетчик 17 производит отсчет очередных четырех импульсов, после чегона его выходе появляется сигналкоторый переключает триггер 19 всостояние, когда на его выходе 41сигнал "1", а на выходе 44 сигналОдВ момент С счетчик 17 отсчитывает шесть импульсов от момента Сна его выходе появляется сигнал "1",под действием которого переключает"ся триггер 19. Сигнал на выходе 44триггера 19 изменяется иэ "0" в "1",поэтому счетчик 20 изменяет своесостояние еще на единицу и, посколькуна его информационный вход 39 поданкод числа "2", на его выходе появляется сигнал "1", который переключаетпо Б-входу 45 триггер 22 в состояние, когда на его выходе 50 сигнал"1"Устройство возвращается в исходное состояние, соответствующееи процесс полностью повторяется.Таким образом, на время, соответствующее интервалам С,-С ,(фиг. 3) асинхронный двигатель подключается к сети через тиристоры3-8 преобразователя 2, а на время,соответствующее интервалам С -С,СЗ-С 4, С%-С 6 отключается от сети.Работа схемы (фиг. 2) при параметрах ш,=4; и,=5; о,=1; ш =4; п =6;ц=2 формирует согласно выражения(8) заданную частоту 1 =0,381 , чтообеспечивает работу электроприводас соответствующей заданной скоростью.Таким образом, предлагаемый способрегулирования скорости асинхронногоэлектропривода и устройство для егоосуществления позволяют обеспечитьплавное регулирование скорости в широком диапазоне путем дополнения ксерийным преобразователям малогаба"ритного устройства затраты на создание которого доставляют малую долюстоимости преобразоватепя, или вклю- ства в состав вновь разрабатываемыхченик этого дополнительного устрой- преобраэ ователей.1376212 Ос 4 с В Ос тель А.ПридаткА,Кравчук Сост Техр Корректор О.Кун Редактор ов Тираж 665 По Государственного комитета ССС елам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д аз 796/54 1303 оектная,зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,