Способ управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором и устройство для его осуществления

Способ управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подъемно-транспортных машин, волочильных станов и других подобных производственных механизмов. Целью изобретения является повышение надежности и качества управления. Запуск электродвигателя с фазным ротором осуществляют за счет ступенчатого и плавного регулирования тока ротора посредством шунтирования секций реостата и плавного изменения угла включения тиристоров управляемого выпрямителя , включенных в роторную цепь. Для достижения указанной цели при ступенчатом изменении секционированного резистора осуществляют коррекцию сигнала управления, под воздействием которого происходит запуск двигателя, изменяя его ARai на XPI о в направлении, противоположном его изменению, где R2i - полное сопротивление фазы роторной цепи до 1-го изменения секционированного резистора, Л Rat - сопротивление f-й секции секционированного резистора. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Ё

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 02 Р 7/ G

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4688102/07 (22) 07.03.89 (46) 07,10.91, Бюл. М 37 (71) Донецкий политехнический институт и

Мариупольское производственное объединение "Тяжмаш" (72) В.И.Чикалов, Е.В.Колчев, О.В.Писковатская, В.И.Латышенок и В.Д.Саблин (53) 621.313.333.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1259459, кл. Н 02 Р 5/40, 1985.

Авторское свидетельство СССР

hh 1131010, кл, Н 02 Р 7/40, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ФАЗН6}М

РОТОРОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подъемно-транспортных машин, волочильных станов и других подобных проИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах подъемно-транспортных машин, волочильных станов и других подобных производственных механизмов, Цель изобретения — повышение надежности и качества управления за счет исключения пиков момента.

На фиг,1 приведена структурная схема устройства для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором; на фиг,2 — структурная схема блока коррекции. Ы 1683165 А1 иэводственных механизмов. Целью изобретения является повышение надежности и качества управления. Запуск электродвигателя с фазным ротором осуществляют за счет ступенчатого и плавного регулирования тока ротора посредством шунтирования секций реостата и плавного изменения угла включения тиристоров управляемого выпрямителя, включенных в роторную цепь.

Для достижения указанной цели при ступенчатом изменении секционированного резистора осуществляют коррекцию сигнала управления, под воздействием которого происходит запуск двигателя, изменяя его

AR 21 на уР— в направлении, противоЙг положном его изменению, где Rzi — полное сопротивление фазы роторной цепи до I-го изменения секционированного резистора, Л Rz — сопротивление 1-й секции секционированного резистора. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил. напряжения задания частоты вращения

Ос электродвигателя.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем 1 с фазным ротором содержит управляемый мостовой выпрями- а тель 2, соединенный силовым входом с зажимами для подключения збмотки ротора электродвигателя 1, а выходом — с резисто-ром 3, секционированным N управляемыми ключевыми элементами 4, датчик 5 ЭДС скольжения, блок 6 управления мостового выпрямителя, элемент 7 сравнения, блок 8

1683165

20 задания частоты вращения, нуль-орган 9, блок 10 управления ключевыми элементами, формирователь 11 импульсов управления ключевыми элементами., блок 12 дифференцирующих цепей, схему 13 логического суммирования, схему 14 совпадения и блок 15 коррекции напряжения задания частоты вращения, Датчик 5 ЭДС скольжения входом связан с цепью ротора электродвигателя 1, а выходами — с соответствующими опорными входами блока 6 управления мостового выпрямителя и с информационным входом элемента 7 сравнения, задающий вход которого подключен к выходу блока 8 задания частоты вращения. Выход элемента 7 сравнения соединен с управляющим входом блока 6 управления мостовым выпрямителем и входом нуль-органа 9, выход которого соединен с входом блока 10 управления ключевыми элементами. Формирователь 11 импульсов управления ключевыми элементами подключен к управляющим элементам

4. Выход блока 6 управления мостовым выпрямителем соединен с входом управления 2 мостового выпрямителя 2, а дополнительные выходы блока 6 управления через блок

12 дифференцирующих цепей и схему 13 логического суммирования соединены с 3 другим входом схемы 14 совпадения. Выходы блока 10 управления ключевыми элементами соединены с одним входом схемы 14 совпадения и со входами блока 15 коррекции напряжения задания, выход которого 3 подключен к дополнительному входу блока

8 задания частоты вращения, Выходы схемы 14 совпадения соединены с соответствующими входами формирователя 11 импульсов управления ключевыми элементами.

Блок 15 коррекции напряжения задания (фиг.2) выполнен в виде последовательно соединенных блока 16 времязадающих це-, пей и управляемого ключа 17, выход которого образует выход блока 15 коррекции, напряжения задания, входы которого образо- . ваны входами блока 16 времязадающих цепей.

Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором позволяет реализовать плавный пуск без рывков и качков в диаграмме моментов в соответствии с графиком изменения напряжения задания.

При этом полностью используются возможности параметрического регулятора, осуществляющего плавное изменение сопротивления в цепи ротора. При пуске благодаря монотонно изменяющемуся напряжению задания происходит плавный рост момента двигателя за счет уменьшения значения сопротивления в роторной цепи, При достижении данным сопротивлением нулевого значения осуществляют шунтирование секций добавочного резис;-ора, включенного также в цепь ротора.

Одновременно с шунтированием производят ступенчатую коррекцию напряжения задания в направлении, противоположном его изменению, с целью компенсации возмущения, вносимого скачкообразным изменением сопротивления секционированного резистора за счет адекватного, но противопложного изменения состояния параметрического регулятора.

Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором работает следующим образом, На статор неподвижного электродвигателя 1 подается напряжение питающей сети, в результате чего на фазном роторе появляется напряжение, которое через трансформатор 18 датчика 5 ЗДС скольжения поступает на входы генератора 19 пилообразного напряжения блока 6 управления мостовым выпрямителем, На выходе генератора 19 формируются напряжения пилообразной формы, находищеся в фазе с напряжением обмоток ротора, которые подаются в формирователь 20 импульсов, где сравниваются с выходным сигналом элемента 7 сравнения. В момент их равенства формируются импульсы, отпирающие тиристоры управляемого мостового выпрямителя 2. Т" êèì образом, угол управления тир -торами выпрямителя 2 пропорционален напряжению, поступающему с элемента

7 сравнения.

В момент подачи напряжения на статор электродвигателя 1 этот угол максимален, что обеспечивает запертое состояние управляемого мостового выпрямителя 2, а следовательн.о, и отсутствие крутящего момента на валу электродвигателя.

С началом монотонного изменения выходного напряжения блока 8 задания частоты вращения происходит уменьшение напряжения на выходе элемента 7 сравнения, что влече за собой смещение импульсов управлечия тиристоров мостового выпрямителя 2 в сторону точки естественной коммутации, т,е, его постепенное открытие, и, .вместе с тем, приводит к росту тока в фазах обмотки ротора, что обеспечивает увеличение крутящего момента на валу, Нарастание крутящего момента продолжается до трогания с места ротора электродвигателя 1, а затем происходит его разгон с темпом, определяемым блоком 8 задания частоты вращения, Угол уг,равления мостовым выпрямителем 2 достигает нулевого значения когда напряжение на выходе элемента сравнения

1683165

7 становится равным нулю, что приводит к формированию на выходе нуль-органа 9 напряжения высокого уровня, поступающего на вход блока 10 управления ключевыми элементами. В результате на его соответст- 5 вующем выходе формируется сигнал отпирания очередного тиристорного ключевого элемента 4; шунтирующего соответствующую секцию резистора 3. Этот сигнал посту10 пает на входы схемы 14 совпадения и блока

15 коррекции напряжения задания, где подается непосредственно на одну из дифференцирующих цепей, входящих в состав блока 16 времязадающих цепей (фиг.2). В

15 результате на вход управляемого ключа 17 блока коррекции напряжения задания поступает управляющий импульс вполне определенной длительности, что приводит к кратковременному его отпиранию, обеспега чивая необходимую коррекцию выходного напряжения блока 8 задания частоты вращения за счет дозирован ного разряда емкости интегратора, входящего в его состав, Изменение в результате осуществлен25 ной коррекции выходного напряжения блока 8 задания приводит к возрастанию напряжения на выходе элемента 7 сравнения, что влечет эа собой рост угла управле-. ния тиристорами мостового выпрямителя 2.

С появлением очередного управляющего импульса на выходе формирователя 20, по- с гупающего как на управляющий вход мостового выпрямителя 2, так и на блок 12 дифференцирующих цепей, на выходе последнего возникает импульс напряжения, воздействующий через схему 13 логического суммирования на схему 14 совпадения, что вызывает формирование импульсов напряжения на тех ее выходах, на соответстразрешающие напряжения со стороны блока 10 управления ключевыми элементами.

Эти импульсы усиливаются формирователем 11 импульсов управления и подаются на ключевые элементы 4, При этом состояние 45 ранее включенных элементов 4 не меняется, а переходит в проводящее состояние ключевой элемент, шунтирующий очередную секцию резистора 3.

Благодаря осуществленной к этому моменту коррекции выходного напряжения блока 8 задания, повлекшей за собой подэапирание мостового выпрямителя 2 (т.е. уменьшение эквивалентного сопротивления, включенного в роторную цепь), ток в роторной цепи, а следовательно, и момент электродвигателя 1 будут сохранены на прежнем уровне.

Таким образом, производя одновременно с шунтированием секций резистора вующие входы которых поданы 40 дозированное изменение тока ротора за ьчет изменения эквивалентного сопротивления роторной цепи, обеспечивается минимизация пиксв момента, что повышает надежность эпе:..тропривода и увеличивает плавность зап :,.;;э.

Формул.:; изобретения

1. Способ управления асинхронным зпектродвигатепBM с фазным ротором и включенными в era цепь регулируемым и секционированным резисторами, при котором осуществляют плавное изменение регулируемого резистора по монотонно изменяющему управляющему воздействию и при достижении этой величиной нулевого значения осуществляют ступенчатое изменение значения сопротивления секционированного резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения пиков момента, при указанном ступенчатом изменении секционированного резистора осуществляют коррекцию управляющего воздействия путем его изменения на величину

ЛИъ

gpI = в направлении, противопо 2! ложном его изменению, где Я2 — полное сопротивление фазы роторной цепи до I-го ступенчатого изменения величины сопротивления секционированного резистора без учета дополнительного плавно изменяемого сопротивления, ЛRz — сопротивление I-й секции секцианированного резистора.

2. Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором, содержащее управляемый мостовой выпрямитель, соединенный силовым входом с зажимами для подключения обмотки ротора, а выходом — с резистором, секционированным N управляемыми ключевыми элементами, датчик ЭДС скольжения, с входом для подключения в цепь ротора, а выходами соединен с соответствующими опорными входами блока управления мостового выпрямителя и с информационным входом элемента сравнения, задающий вход которого подключен к выходу блока задания частоты вращения, выход элемента сравнения соединен с управляющим входом блока управления мостовым выпрямителем и входом нуль-органа, выход которого соединен с входом блока управления ключевыми элементами, выход блока управления мостовым выпрямителем соединен с входом управления мостового выпрямителя, а управляющие входы ключевых элементов подключены к соответствующим входам формирователя импульсов управления ключевыми элементами, о т п и ч а ю щ е е с я

1683165 тем, что, с целью повышения надежности и качества управления за счет исключения пиков момента, в него введены блок дифференцирующих цепей, схема логического

Суммирования, схема совпадения и блок коррекции напряжения задания частоты вращения, а блок управления мостовым выпрямителем выполнен с дополнительными

Выходами и блок задания частоты вращения

"с дополнительным входом, выходы блока управления ключевыми элементами соединены с одними входами схемы совпадения и входами блока коррекции напряжения задания, выход которого соединен с дополнительным входом блока задания частоты вращения, дополнительные выходы блока управления мостовым выпрямителем через блок дифференцирующих цепей и схему логического суммировани соединены с другим входом схемы совпадения, выходы которой соединены с соответствующими входами

5 формирователя импульсов управления ключевыми элементами.

2. Устройство no n.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок коррекции напряжения

10 задания частоты вращения выполнен в виде последовательно соединенных блока времяэадающих цепей и управляемого ключа, выход которого образует выход блока коррекции напряжения задания ча15 стоты вращения, входы которого образованы входами блока времязадающих цепей.

1683165

Составитель С. Позднухов

Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Редактор А. Козориз

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3421 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4!5