Способ управления асинхронным электроприводом

Способ управления асинхронным электроприводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в электроприводах преимущественно с вентиляторной нагрузкой при квазичастотном регулировании частоты вращения электродвигателей . Сущность изобретения состоит в подаче импульсов управления на включение тиристоров преобразователя в условиях, когда полярности напряжений входного и выходного эталонного совпадают до конца рассматриваемого полуперйода входного напряжения, чем достигается расширение диапазона регулирования частоты вращения. 5 ил.

СОЮЗ COBE ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4747010/07 (22) 09.10.89 (46) 23.03.92. Бюл. № 11 (71) Рижский политехнический институт им.

А.Я.Пельше (72) Д.Г.Морс, Л.С.Рыбицкий и Л.А.Рутманис (53) 621.313.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 720662, кл, Н 02 Р 13/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1035767, кл. Н 02 Р 7/42, 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для квазичастотного регулирования скорости асинхронных электродвигателей, Цель изобретения — расширение диапазона регулирования частоты вращения электродвигателя.

Расширение диапазона выходных частот преобразователя от половины до номинальногоо значения частоты сети обеспечивает регулирование частоты вращения асинхронного двигателя вниз от частоты сети беэ изменения силовой схемы трехфазного регулятора напряжения и без введения замкнутой системы регулирования по скорости и току. Такое регулирование необходимо, например, для изменения потока воздуха вентиляционных установок при нескольких дискретных значениях частоты вращения привода вниз от номинального его значения.

Способ управления может быть реализован известной (нулевой) схемой трехфаз„„50„„1721778 А1 (57) Изобретение может быть использовано в электроприводах преимущественно с вентиляторной нагрузкой при квазичастотном регулировании частоты вращения электродвигателей. Сущность изобретения состоит в подаче импульсов управления на включение тиристоров преобразователя в условиях, когда полярности напряжений входного и выходного эталонного совпадают до конца рассматриваемого полупериода входного напряжения, чем достигается расширение диапазона регулирования частоты вращения. 5 ил. ного регулятора переменного напряжения с нулевым проводом, где каждая фаза напряжения сети через два встречно-пэраллельных тиристора соединена с соответствующим выводом обмотки асинхронного двигателя, другие концы которых соединены вместе, а также с общим выводом обмоток трансформатора сети источника входного напряжения преобразователя, Может также применяться реверсивная схема такого преобразователя с 10 тиристорами, где первая обмотка электродвигателя соединена с одной из фаэ сети через пару встречно-параллельно соединенных тиристоров, а вторая и третья обмотки соединены через две пары встречно-параллельно соединенных тиристоров с каждой иэ двух других фаэ сети.

На фиг.1 приведены временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя согласно предлагаемому способу; на фиг.2 — то же, в случае сочетания прямого и обратного порядка чередования входных

1721778 фаз при формировании выходного напряжения квазичастотой 37,5 Гц или 3/4 от номинального значения частоты сети; на фиг.3 — кривые входного напряжения Ов, кривые выходных напряжения Одв и тока!дв 5 согласно предлагаемому способу и работающие на двигательную нагрузку; на фиг,4— блок-схема устройства управления для осуществления предлагаемого способа; на фиг.5 — схема ждущих мультивибраторов с 10 регулируемой длительностью импульсов.

Формирование. кваэичастотного выходнЬго напряжения в диапазоне от половины до номинального значения частоты сети согласно предлагаемому способу осу- 15 ществляется следующим образом. . Выявляются интервалы входного Овх напряжения, в которых их полярности совпадают с полярностью эталонного выходного 03 напряжения, и это совпадение 20 полярностей сохраняется до конца рассматриваемого полупериода входного напряжения. Такие интервалы совпадения полярностей Usx1 с Оэ1. Овхг с Оэг Овхэ с Оээ

ВО ВСЕХ ТРЕХ ВЫХОДНЫХ фаэаХ Овых1, Овыхг, 25

Овыхз на фиг.1 показаны горизонтально заштрихованными площадями. В пределах этих интервалов совпадения полярностей осуществляют фазовое регулирование входного напряжения с целью формирования 30 выходного напряжения, среднее значение которого в каждый полупериод входного на,пряжения пропорционально среднесинусо- идальному значению модулирующей функции фц за рассматриваемый полупе- 35 риод входного напряжения, как показано косо заштрихованными площадями кривых

Овых1. Овыхг, Овыхз В СраВНЕНИИ С СИНуСОИдальным значением модулирующей функции на фиг,1 Формирование выходного 40 напряжения во всех трех фазах согласно его среднему значению напряжения, заданному значением синусоидальной модулирующей функцией фу, показано на фиг.1 при прямом порядке чередования 45 фаэ Сети Uex1, Овхг, Овхэ, Как виДно на фиг.1, s данном случае фаза фм одинакова во всех трех выходных фазах.

При наличии реверсивного коммутатора, позволяющего подключить на фазу на- 50 грузки две фазы напряжения сети, согласно предлагаемому способу осуществляется формирование выходного напряжения данной фазы раздельно по времени от обеих входных фаз при одном и том же значении выходной частоты. На фиг.2 во второй U»xz и третьей Овыхэ выходных фазах примняются поочередное подключение Uex2, Овхэ во второй Овыхг выходной фазе и Овхз, Овхг в третьей Овыхз выходной фазе. Как видно из фиг.2, для обратного порядка чередования фаэ сети

Овх1, Овхз, Овхг СООтВЕтСтВЕННО В ВЫХОДНЫХ фаааХ Овых1, Овыхг, Овыхэ МОДУЛИРУЮЩИЕ фУНкции ф ц, фиг, фмэ сдвинуты с отставанием на 2 л/3 соответственно в каждой последующей выходной фазе. При одновременной работе модулирующих функций, например )A@1, фиг в интервал времени t1, тг или фаз, фц1в интервал времени 1э, тд предпочтение на включение входных напряжений отдается той модулирующей функции, амплитудное значение которой больше по сравнению с другой. Таким образом моменть1 времени tg, а также t6 определяют границы чередования реверсивных входных фаз, что также иллюстрируется импульсами управления на фиг,2 внизу, ГДЕ СВЕРХУ ПЕРВаЯ ЛИНИЯ ОтНОСИтСЯ К Ue»x1, вторая и третья к Ue»xz; а четвертая и пятая

K Овыхэ.

На фиг,2 участки выходного напряжения, формируемые прямым порядком чередования подключения входных фаэ во второй и третьей выходных фазах, показаны косо заштрихованными площадями с наклоном линии направо, а с обратным порядком — налево.

Модулирующая частота определяется как разность между входной и эталонной частотами, а эталонная частота соответствует номинальной частоте вращения асинхронного электродвигателя.

Соответственно модулирующей частоте на фиг.1 показан период модулирующей функции Тм, который также соответствует периоду повторяемости процесса преобразования частоты согласно предлагаемому способу.

Как видно иэ фиг.1 — 3, при применяемой . схеме коммутатора используется для управления только одна полуволна синусоидальной функции, т.е, непрерывная кривая фу на фиг.1. При других значениях выходной частоты процесс преобразования происходит аналогично изображенному на фиг.1 — 3, меняется только частота модулирующей функции. Значения выходных частот могут в принципе быть любые в диапазоне от половины до номинального значения частоты fex сети, однако для удобства реализации системы управления предлагаемым способом предпочтительными можно указать значения выходных частот fs»x, орредеп ляемых из соотношения 4ых fex, где и—

n+1 любое целое положительное число.

1721778

Способ предназначен в основном для работы на нагрузку с постоянным моментом нагрузки при определенном значении выходной частоты преобразователя, например для нагрузок вентиляторного типа.

Поэтому удобнее всего управление согласно предлагаемому способу осуществлять по заранее составленным программам подачи импульсов управления тиристорами регулятора, учитывающих при каждом значении выходной частоты характерные управляющие действия предлагаемого способа и нагрузки. Реализация программ управления предлагаемым способом может осуществляться многими известными системами управления.

Например, структурная схема управления согласно предлагаемому способу изображена на фиг.4. Целью системы управления является разработка ориентированных относительно напряжения входных фаз 1 — 3 источника питания с выведенным общим нулевым выводом 4, импульсов управления блоками 5 — 7 встречно-параллельных тиристоров коммутатора для квазичастотного регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя 8.

Устройство управления содержит блоки

9-11 нуль-органов соответствующей входной фазы преобразователя, блоки 12-14 счетчиков полупериодов, блок 15 задания частоты вращения асинхронного электродвигателя, блоки 16 — 18 постоянной памяти, генератор 19, блоки 20 — 22 ждущих мультивибраторов с регулируемой длительностью импульсов, блоки 23 — 25 формирования импульсов. Входы блоков 9 — 11 соединены соответственно с выводами 1 — 3, а выходы блоков 9 — 11 с входами блоков 12-14 и блоков 20 — 22. Выходы блоков 12-14 соедине-. ны с соответствующими входами блоков

16-18. Выход блока 15 соединен также с входами блоков 16 — 18. Одни выходы блоков

16-18 соединены с входами блоков 12 — 14, а другие с входами блоков 20 — 22, Выход блока 19 подключен к входам блоков 20-22.

Выходы блоков 20 — 22 подключены. к входам блоков 23 — 25, а выходы блоков 23 — 25 — к управляющим цепям соответствующих тиристорных блоков 5 — 7.

Устройство управления работает следующим образом. Блоки 9-11 нуль-органов формируют импульсы в моменты изменения. полярности питающего напряжения, которые подаются на соответствующие входы счета блоков 12 — 14 счетчиков полупериодов и входы запуска блоков 20-22 ждущих мультивибраторов. Выходная информация блоков 12 -14 счетчиков полупе25

35

40 щих импульсов для формирования

50

20 риодов и блока 15 задания частоты вращения подается на входы блоков 16-18 постоянной памяти, которые вырабатывают сигнал сброса для блоков 12 — 14 счетчиков полупериодов и число начальной загрузки блоков 20 — 22 ждущих мультивибраторов, Блок 19 генератора вырабатывает импульсы, которые подаются на входы обратного счета блоков 20 — 22, выходные сигналы которых подаются на блоки 23 — 25 формирователей импульсов, которые формируют сигналы управления тиристорами блоков

5-7. При подаче импульсов управления на тиривторы блоков 5 — 7 коммутатора осуществляется квазичастотное преобразование для регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя 8, Блоки 20-22 ждущих мультивибраторов с регулируемой длительностью импульсов в развернутом виде (фиг.5) состоят из логического элемента 2И. 26, счетчика 27 и логического элемента 8 ИЛИ 28. При этом входы X1 — Х8 блоков 20, 21 или 22 ждущих мультивибраторов подключены к информационным входам 0 — 7 блока 27 счетчика. а вход Х9 подключен к входу предварительной установки С. Элемент 28, входы которого подключены к выходам счетчика 27, вырабатывает сигналы управления

У1 для формирователя 23, 24 или 25 импульсов (фиг.4), который также используется для запрета поступления тактовых импульсов с входа Х10 от блока 9, 10 или

11 через элемент 26 на вычитающий вход 1 счетчика 27.

Блоки 16-18 постоянной памяти построены на постоянных запоминающих устройствах, где согласно алгоритму управления записана последовательно управляюсреднего значения выходного напряжения коммутатора в интервале каждого подключаемого полупериода входного напряжения пропорционально среднему значению синусоидальной модулирующей функции рассматриваемый полупериод входного напряжения.

Таким образом, расширение диапазона выходных частот вплоть до частоты сети беспрепятственно реализуется предлагаемым способом.

Формула изобретения

Способ управления асинхронным электроприводом с тиристорным коммутатором в цепи статорной обмотки электродвигателя, при котором задают трехфазную систему эталонных напряжений с частотой. соответствующей заданной частоте вращения электродвигателя, сравнивают поляр1721778 ности напряжения источника питания и эталонного напряжения для каждой фазы. определяют интервалы времени совпадения полярности указанных напряжений, в течение которых формируют импульсы управления тиристорами коммутатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения электродвигателя, в указанных интервалах времени дополнительно определяют интервалы времени, в течение которых до конца текущего полупериода напряжения источника питания совпадают полярности эталонного напряжения и напряжения источника питания, формируют синусоидальную модулирующую функцию с частотой, рав-. ной разности частоты напряжения источника питания и частоты эталонного напряжения, и амплитудой, определяемой требуемым значением выходного напряжения, синхронизированного с напряжением источника питания, а указанные импульсы управления

5 тиристорами коммутатора формируют в дополнительно определенных интервалах времени с углом управления. пропорциональным среднему значению модулирующей синусоидальной функции на текущем

10 полупериоде напряжения источника питания, причем при прямом порядке чередования фаз источника питания синусоидальную. модулирующую функцию задают одинаковой для всех трех фаэ коммутатора, а при

15 обратном порядке чередования фаэ источника питания синусоидальную модулирую- . щую функцию сдвигают на угол 2 тг/3 для каждой последующей фазы коммутатора.

172 " 778

Lg5

Ж г. Ъ

1721778 Рчг,4

Составитель С. Позднухов

Редактор H. Тупица Техред M.Mîðråíòàë Корректор М, Максимишинец

Заказ 962 Тираж Подписное.

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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