Частотно-регулируемый асинхронный электропривод для испытательного стенда двигателей

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод для испытательного стенда двигателей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (51) 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,,// /

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3773605/24-07 (22) 23.07.84 (46) 07.01.86. Бюл. У 1 (71) Научно-исследовательский электротехнический институт производственного объединения "ХЭМЗ" (72) И.А.Альтшулер, Б.E.Êàëàøíèêîâ и И.И.Эпштейн (53) 621.313.333.072.9(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 744887, кл. H 02 P 7/42, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N - 1099373, кл. Н 02 Р 7/42, 1982. (54)(57) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ

АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ДВИГАТЕЛЕЙ, содержащий асинхронный двигатель с короткоэамкнутым ротором, статорные обмотки которого через датчики фазных токов и напряжений подключены к выходам преобразователя частоты, снабженного последовательно соединенными управляемым выпрямителем, дросселем и автономным инвертором тока, блок управления выпрямителем и блок управления инвертором, снабженный формирователем сигнала потокосцепления, подключенным входами к выходам датчиков фазных токов и напряжений, узлом коррекции частоты, подключенным первым и вторым входами соответственно к выходам формиро-. вателя сигнала потокосцепления и датчика фазных токов, и формирователем импульсов, подключенным входом к выходу узла коррекции частоты, а выходом — к управляющему входу автономного инвертора тока, вход блока управления выпрямителем объединен с третьим входом-узла коррекции частоты, снабженного определителем угла между векторами тока и потокосцепления, формирователями логических сигналов заданного и фактического токов, элементом сравнения логических сигналов и операционным усилителем, в цепь обратной связи которого включены параллельно соединенные резистор и управляемый ключ, соединенный управляющим входом с выходом элемента сравнения логических сигналов, первый вход узла коррекции частоты образован первым входом формирователя логического сигнала заданного тока, второй вход которого связан с выходом определителя угла между векторами тока и потокосцепления, вход которого образует третий вход узла коррекции частоты, выход формирователя логического сигнала заданного тока подключен к первому входу элемента сравнения логических сигналов, соединенного вторым входом с выходом формирователя логического сигнала фактического тока, вход которого и выход операционного усилителя образуют соответственно второй вход и выход узла коррекции частоты, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены задатчик момента и задатчик частоты, а узел коррекции частоты снабжен задатчиком амплитуды потокосцепления и последовательно соединенными .измерителем амплитуды потокосцепления, элементом сравнения, регулятором потокосцепления и сумматором, другой вход которого подклю1203682 чен к выходу определителя угла между векторами тока и потокосцепления, выход сумматора подключен ко второму входу формирователя логичес-. кого сигнала заданного тока, выход задатчика амплитудь1 потокосцепления подключен к другому входу элемента сравнения, а выход измерителя

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-регулируемым асинхронным электроприводам и может быть использовано в установках, где асинхронная машина Б примекяется в качестве нагрузочного устройства, например, в испытательных стендах двигателей.

Целью изобретения явгяется повышение точности регулирования, 10

На фиг. 1 представлена функциональная схема частотно-регулируемого асинхронного электропривода для испытательного стенда двигателей, на фиг. 2 функциональная

15 схема узла коррекции частоты, на фиг. 3 — схема элемента сравнения логических сигналов, на фиг. 4 и 5 — схемы формирователей логического сигнала фактического и заданно- 20 го токов соответственно.

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод для испытательного стенда двигателей содержит асинхронкый двигатель 1 (фиг. 1) 5 с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которого через датчик

2 фазкых токов и датчик 3 фазных напряжений подключены к выходам преобразователя частоты 4, снабженно- 1О

ro последовательно соединенными управляемым выпрямителем 5, дросселем 6 и автономным инвертором 7 тока, блок 8 управления выпрямителем и блок 9 управления инвертором, снабженный формирователем 10 сигнала потокосцепления, подключенным входами к выходам датчика 2 фазных токов и к выходам датчика 3 фазных напряжений, узлом 11 коррекции час- щ тоты, подключенным первым входом

12 к выходу формирователя 10 сигнаамплитуды потокосцепления сс>елинек с первым входом узла коррекции частоты, при этом вход операционного усилителя образует четверть," - вход узла коррекции частоты, по,.:;-ключенный к выходу задатчика частоты, а третий вход узла коррекции частоты соединен с выходом задатчи,а момента. ла потокосцепления, a вторым входом 13 к выходу датчика 2 фазных токов. Блок 9 управления инвертором снабжен, кроме того, формирователем

14 импульсов, подключенным входом к выходу узла 11 коррекции частоты, а выходом к управляющему входу автономного инвертора 7 тока. Вход блока 8 управления выпрямителем обьединен с третьим входом 15 узла

11 коррекции частоты и подключен к выходу введенного задатчика 16 момента, выполненного в виде потекциометра, Выход введенного задатчика

17 частоты подключен к четвертому входу 18 узла 11 коррекции частоты.

Вал асинхронного двигателя 1 с короткозамкнутым ротором механически связан с валом. другого двигателя

19 испытательного стенда, обмотки которого через контактную группу 20 соединены с клеммами ?1 для подключения питающей сети.

Силовые входы управляемого выпрямителя 5 через контактную группу 22 соединены с клеммами 21 для подключения питающей сети, Узел 11 коррекции частоты снабжен определителем 23 (фиг, 2) угла между вектораю тска и потокосцепления, формирователем 24 логич-еского сигнала заданксго тока формироватеяем 25 логического сигнала фактического тока, элементом 26 сравнения логических сигналов и о:--:ерациэнным усилителем 27„ в цепь обратной связи которого включены параллельно соединенные резистор 28 и управляемый ключ 29,, а на входе ьключек резистор 30. Управляюший вход управляемого ключа 29 соединен с выходом элемента 26 сравнения ло1203682

55 гических сигналов. Первый вход 12 узла 11 коррекции частоты образован первым входом формирователя 24 логического сигнала заданного тока, второй вход которого связан с выходом определителя 23 угла между векторами тока и потокосцепления, вход которого образует третий вход !5 узла 11 коррекции частоты. Выход формирователя 24 логического сигнала заданного тока подключен к первому входу элемента 26 сравнения логических сигналов, соединенного вторым входом с выходом формирователя 25 логического сигнала фактического тока, вход которого и выход операционного усилителя 27 образуют соответственно второй вход 13 и выход узла 11 коррекции частоты.

Узел 11 коррекции частоты снабжен дополнительно эадатчиком 31 амплитуды потокосцепления, выполненным в виде потенциометра, и последовательно соединенными измерителем 32 амплитуды потокосцепления, элементом 33 сравнения, регулятором

34 потокосцепления и сумматором 35, другой вход которого подключен к выходу определителя 23 угла между векторами тока и потокосцепления, выход сумматора 35 подключен к вто, рому входу формирователя 24 логического сигнала заданного тока,, выход задатчика 31 амплитуды потокосцепления подключен к другому входу элемента 33 сравнения, а вход измерителя

32 амплитуды потокосцепления соединен с первым вхбдом 12 узла 11 коррекции частоты, при этом вход операционного усилителя 27 через резистор 30 образует четвертый вход 18 узла 11 коррекции частоты.

Элемент сравнения 26 логических сигналов содержит шестивходовую схему ИЛИ 36 (фиг. 3) и подключенные к ее входам шесть трехвходовых схем

И 37-42, входы которых образуют соответствующие входы элемента 26 сравнения логических сигналов.

Формирователь 25 логического сигнала фактического тока содержит три компаратора 43-45 (фиг. 4), каждый из которых снабжен нуль-органом 46 и инвертирующим усилителем 47.

Формирователь 24 логического сигнала заданного тока содержит в каж5 !

0 !

30 дой фазе компараторы 48 и 49 (фиг. 5) и триггер 50 °

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод для испытательного стенда двигателей работает следующим образом.

Асинхронный двигатель 1 (фиг. 1) с короткозамкнутым ротором питается переменным током от преобразователя 4 частоты. Амплитуда этого тока определяется уставкой задатчика 16 момента, воздействующей на вход блока 8 управления выпрямителем.

Характеристика "вход-выход" блока

8 управления выпрямителем выбирается, исходя иэ зависимости амплитуды тока от момента при постоянстве потока и с учетом. замкнутой системы автоматического регулирования тока.

Частота переменного тока определяет- ся средним значением сигнала на входе формирователя 14 импульсов, который является выходным сигналом операционного усилителя 27 (фиг.2) и определяется величиной сигнала, поступающего с выхода задатчика 17 частоты и относительной продолжительностью замкнутого состояния управляемого ключа 29. Величина сигнала на выходе задатчика 17 частоты принимается такой, чтобы при разомкнутом управляемом ключе 29 выходная частота автономного инвертора тока 7 была равна частоте сети с учетом максимально возможного отклонения вверх. В установившемся режиме работы электропривода фактическая частота на выходе автономного инвертора тока 7 будет равна текущей частоть сети, уменьшенной на абсолютные значения частоты скольжения асинхронных двигателей

1 и 19. Величины скольжения зависят от момента и индивидуальных характеристик этих двигателей, но во всех случаях фактическая частота автономного инвертора 7 тока будет меньше значения, задаваемого задатчиком 17 частоты. Снижение входного сигнала формирователя 14 импульсов по сравнению со значением, определяемым задатчиком 17 частоты, обеспечивается за счет того, что каждые 60 выходной частоты автономо ного инвертора тока 7 ключ 29 замыкается на некоторое время. Это время определяется импульсом на выходе элемента 26 сравнения логи1 20:36 частоты.

При длительности сигналов I и равной 180 эл. град., элемент

26 сравнения логических сигналов реализует -следующее логическое соот ношение (фиг. 3)

IciiIb Ià +

В формирователе 25 логического сигнала фактического тока (фиг. 4) производится попарное сравнение сигналов фазных токов, осуществляемое с помощью трех компараторов

43-45.

В формирователе 24 логического сигнала заданного тока (фиг. 5) на входах компаратсров 48 и 49 сравниваются выходной сигнал П „ сумматора 35 с соответствующими сигналами + g, + g ь, + ф . При этом обеспечивается необходимая для работы элемента 26 сравнения логических сигналов длительность логических сигналов, равная 180 эл. град.

Асинхронный двигатель 1 с короткозамкнутым ротором работает в генераторном режиме, что состветствуа ет зоне углов вЂ, 8 а О где Ь

25 угол между векторами тока и пстокс-сцепления, и расширение выходных сигналов ксмпараторов 48 и 49 до

180 эл. град. можно осуществить, например, с помощью RS-триггера 50, на входы R u S которого подаются сигналы компараторов 48 и 49 с противофазными опорными синусоидами, Соответствие между вых одным сигналом задатчика 14 момента и ческих сигналов, оно равно времени сдвига в сторону опережения логичес-кого сигнала фактического тока по сравнению с логическим сигналом заданного тока. Указанные логические сигналы поступают на входы элемента

26 сравнения логических сигналов с выходов формирователей логических сигналов заданного и фактического токов 24 и 25. Логический сигнал фак тического тока I будет всегда опережат.ь логический сигнал заданного тока I> поскольку требуемая частота ниже задаваемой задатчиксм 17

82 Ь ,lIiF iепием угла Р осуществляется с помощью элемента 23 определите z» угла между векторами тока и пстскосцепления. Однако в системе всзможiihi погрешности, связаHHFIB со Yногимн обстоятельствами, например погрешностями парамегрическогс за— цани» амплитуды тока и угла 8 в функции величины задаваемогo момен— та, наличием установившегося значения фазсвой сшибки между логическими сигналами зацания тока и фактического тока. и цр, В pезультате фактическое значение потока машины не остается неизменным, а фактическое значение момента соответс-.âóåò задаваемому значению. Для повышения то .ности формирования момента фаза логического канала заданного тока корректируетс» за счет изменения на входе формирователя 24 логического сигнала заданного тока сигнала управле- ни»,, поступающегс с выхода сумматора 35. Указанная коррекция ссущес Iâï»åтoÿ с помощью регулятора

34 пстокосцепления (например, про†псрционально интегрального), на входе которого с помощью элемента

33 сравнения сравниваются сигнал задания амплитуды пстокосцепления с фактической амплитудои. В установившемся режиме рабсты сигнал на входе регулятора 34 потокосцепления равен нулю,, а поток в асинхронном двигателе 1 неизмене:н.

Таким образом, введение в частотно-регулируемый асинхронный электропривод цля испытательного стенда двигателей задатчика момента и задатчика частоты (вместо регулятора с ссро< ти и блоков задания и. измерени» частоты в ащени» в извест io .. устройстве), а также введения в у-.åл коррекции частоты задатчика, измерителя, регуля-.ора амплитуды потокссцепления и сумматора обеспечиэает автоматическое управление амплитудой, частотой и фазой тока

=;"а "opà асинхронного двигателя с

Fcooстксзэмк!1p Ãûì рс". ором бла сдеря чему повышается точность ",oò åpFI àния заданного электромагнитного режима, а значит и .очность формирования момента в сравнении с известным устройством.! 20 36 Ч2 и Раз. Р

1203682

1203682

1203682

Составитель А.Жилин

Техред З.Палий Корректор M.Äåì÷èê

Редактор П.Коссей

Заказ 8429/60 Тираж 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4