Электропривод с асинхронной короткозамкнутой машиной

Электропривод с асинхронной короткозамкнутой машиной

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

«

< «647828

К АВТОРСКО«йУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22} Заявлено 3107.75 (21) 2162551/24-07 с присоединением заявки % (23) Приоритет

Опубликовано 150279.Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 150279

{51) N. Кл.

HP 7/42

Государет««еиинй комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (5З) УДЫ ьг1..313.333. .2.072.9 (086.8) (72) Автор изобретения

Л.И.Тарасенко

P3) Заявитель (54) электРОпРКБОд с АсинхРОннОЙ кОРОткОЗАмкнутОЙ

ИАЫИНОЙ

Изобретение относится к частотноуправляемым электроприводам и может быть использовано в текстильной промышленности (в производстве искусственного волокна), для быстроходных шлифовальных станков, быстроходных насосов большой мощности и в других отраслях.

Динамические и статические свойства частотно-управляемых асинхронных приводов существенно зависят от типа применяемых преобразователей частоты (ПЧ).

Известны высокодинамичные электро- «о приводы на основе (ПЧ) непосредственной связью {IPIHC) и на основе

ПЧ с автономным инвертором тока (AHT) (1J, (2) .

Существует также многочисленная группа быстроходных приводов, для которых единственно возможным по технико-экономическим соображениям и условиям практической реализации является преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения

{ПЧ с АИН).

Недостатком указанных электроприводов является низкое качество регулирования скорости.

Целью изобретения является повышение качества регулирования скорости ри ударных нагрузках. Это дос,тигается тем, что в предлагаемый электропривод с асинхронной короткозамкнутой машиной, содержащий тиристорный.преобразователь частоты с выпрямителем и схемой управления им, tC -фильтром, инвертором напряжения и датчиком входного тока инвертора, каналы регулирования потокосцепления и скорости, блок компенсирующих связей, блоки прямого и об" ратного преобразований координат, блок преобразования переменных, подключенный к выходу блока прямого преобразования координат, и датчики параметров машины, введены компенсатор, датчик входного напряжения инвертора, регулятор напряжения и два сумматора, при этом выход блока преобразования переменных через последовательно соединенные первый сумматор, регулятор напряжения и второй сумматор подсоединен к входу схемы управления выпрямителем преобразователя частоты, выход датчика напряжения подсоединен к первому сумматору, а выход датчика входного тока инвертора через компеясатор — ко второму сp" мматору . Рег,f JIятор напряжения выполнен в виде интег рально-пропорционально-дкфференцирую щего звена, а компенсатор — в виде пропорционально-дифференцирующего звена с замедлением, На Фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного злектропривода; на фиг. 2 — структурная схема АД и ПЧ c AHH.

На чертежах приняты следующие обозначения:

ЭИ вЂ” эадатчик интенсивности; Ф фильтр; РС, РП, PT u PNH — регуляторы скорости, потокосцепления, тока и модуля вектора напряжения статора;

ИУ и Д вЂ” множительное и делительное устройства; ПДЗ вЂ” пропорциональнодифференцирующее звено с замедлением;

ВППК и БОПК вЂ” блоки прямого и обратного преобразований координат;-БПП— блок преобразования переменных; B— управляемый выпрямитель; И вЂ” автономный инвертор напряжения С и la — конденсатор и дроссель силового фильтра; РИ и ФИ вЂ” распределитель и формироЪ .ватель импульсов, системы управления йнвертором; АД вЂ” асинхронный двига— тель ДТ, ДХ, ДН к Тà — соответственно датчики Фаэных токов, датчики

Холла, напряжения и частоты вращения вала.

Параметры к переменные АД обозначены

U- напряженке; 1 — ток„ 1 — стакосцепление; N и Ис — электромагнитный и нагруэочный моменты; Оэ (ю,„) электрическая (механическая) скорость ротора; Ь вЂ” индуктивнфсть; P — а.ктивное сопротивление; Z> — .числе пар полюсов; Кв — коэффициент передачи выпрямителя; К „ — коэффициент схемы АИН; Т вЂ” сумма малых некомпенсируемых постоянных 1временк;

V. — угол между осью обобщенного вектора потокосцеплений ротора и осью

d статора (ось Фазы A); у — угол между осью с4.статора и обобщенным вектором напряжений статора,Индексы:

S- статер, r — ротор, и- взакмоиндукция статора и ротора, 4 — рассеяние.

4м Й -Й +К„Р,.,(- -К ь К

iii

В структурной схеме АД на фиг. 2, изображенной в ортогональной система координат ". 1, 2, ось 1 направлена по.обобщенному вектору потокосцеплений статора, а ось " опережает ее на 90 зл .град . Кроме того, на фиг. 2 показана "òðóêòóðíàÿ схема

УЩ c AMH, подключенного к статору АД.

Структурная схема построена по уравнениям: к„

-";= " (" р р с ь ьь Т„

U — U =i% (+р1 );

Д И

С О и

3 .I

"м" (К сов "д Кск эМ) )

О„ =U К„„сов-у, (.) = UMK „&jill

Lg где Т = — — активное б й1 силового дросселя; сопротивление

2 (для трехфазного мостового кнвертора напряжения) .

Как видно иэ Фиг. 2, АД представляет собой двумерный объект регулирования, основные каналы которого охвачены и связаны прямыми и обратными, собственнымк к перекрестными связями. Так, канал формирования потокосцепления ротора V< (ось 1 ) имеет входное напряжение статора U„ по оси 1 и два апериодических звена с передаточными пункциями, т, и -, Канал охвачен собственной жесткой ото .цательной обратной связью с коэффициентом передачи =..

Канал Формирования актквногG то ка стaropa i (ось 2 ) имеет входное напряженке статора U„> и дпериодическое звано.с передаточ5"R ной функцией,, Канал охвачен

"%p1 нелинейной обратной связью по сигналу, представляющему собой произведение скорости ротора В3 и потокосцеплания Ч,„

Скорость вращения сю вектора формкруется в Функции сигналов

М „к 1 при участил делительного звена и безынерцконного звена с коэффициентом передачи кэ Rэ . Две перекрестные связи зависят от произведения токов статора „э и 1 на частоту ива и на коэффициент „

Злектромагнитный.момент представляет собой произведение величин

Ч „иlqq,пропущенных через звено с

I 1

Ьяэ 12Б (РТЕ) (в 4511в K„v ÐÓ у

Г 4

1 Ф

18 > кгпв (ю -uu -,„1 2s, 1 t

Структурная схема ПЧ с АИН построена на основании следующих исходных уравнений: кв

U .(й рт, 647828 коэффициентом передачи †ÿ„. Интег

Ь ральное звено 3 JTp учитывает механическую инерцию привода.

Автономный инвертор напряжения содержит апериодическое звено с пеК

5 редаточной функцией †описываю рт,„ щей управляемый выпрямитель, и фильтр второго порядка с передаточной

4 функцией . При вычитании L а с Ф к ср+ ( и P из выходного сигнала этого фильтра сигнала выходного тока 1и АИН, умноженного на передаточную функцию йа(0+ получают входное р d p напряжение 0„ AHH. Выходные Фаэные напряжения AMH U„s и 0> в системе координат 1, 2 формируются как произведения напряжения Uä на направляющие гармонические сигналы к „ ет и к „со, а сигнал тока („ — как сумма произведений токов s и статора АД на те же нап с равляющие гармонические сигналы.

На основании объединенной структурной схемы объекта регулирования и силового регулирующего органа синтезирована двухканальная структурная система регулирования электропривода (см. Фиг. 1). Один канал состоит из интегрально-пропорциональ- ного {ИП) регулятора РТ„ тока намагничивания статора, а другой канал — из задатчика интенсивности

ЗИ, фильтра Ф, ИП регулятора скорости, делительного устройства Д и ИП регулятора РТ> активного тока ( статора. Регуляторы в каждом канале 40 соединены между собой по принципу подчиненного регулирования. Выходы регуляторов РТ и РТ> подключены к сумматорам компенсирующих связей, обеспечивающим развязку каналов управ- 45 ления. Сигналы компенсирующих связей формируются при помощи множительных устройств Иу„ — Муз и блока обратного преобразования координат БОПК, соединенного с блоком прямого преобразования координат БППК и с Датчиками фазных токов ДТА и ДТВ асинхронного двигателя АД, датчиками Холла

ДХ и ДХ и -.датчиком частоты вращения вала ТГ. Выходы блока БППК соединены с входами блока преобразования переменных БПП, формирующего сигнал заданного значения входного напряжения U АИН и задающие гари

» монические сигналы- sin(y+ )

c os (y ÷)» угла обобщенного вектора @»

Us фазных напряжений АД, отсчитываемого от магнитной оси фазы A статора АД. Сигнал iJ» подается на вход интегрально-пропорционально-дифференциального .(ИПД) регулятора РИН моду-, 65 ля вектора Us (илн входного напряжения AHH), выходной сигнал которого после суммирования с выходным сигналом датчика ДТ входного тока автономного инвертора напряжения> пропущенным через пропорциональнодифференцируюшее звено с замедлением ПДЗ, подключен к входу системы управления выпрямителем В. Другие выходные сигналы блока БПП sin(y+v)», соь(-)-+ч)» подключены к входам распределителя импульсов РИ и формирователя импульсов ФИ системы управления инвертором И, выход которого соединен со статором асинхронного двигателя

АД. (1ежду выпрямителем В и инвертором И включень дроссель Ь д и конденсатор С силового фильтра. Сигнал обратной связи регулятора РИН подается с выхода датчика напряжения ДН.

Для того чтобы стабилизировать качественные показатели переходного процесса регулирования момента при изменении потокосцепления ротора, вход делитель делительного устройства Д связан с выходным сигналом Vit. блока БОПК.

Электропривод в типовом режиме работает следующим образом.

Сначала подается задающий сигнал 9< на вход регулятора потокосцеплений РП, который, компенсируя большую постоянную времени Т> объекта, Формирует переходный процесс установления заданного отокосцепления ротора % „, соответствующий модульному оптимуму. Одновременно

РП вырабатывает уставку для регулятора РТ тока намагничивания АД, который компенсирует большую постоян" ную времени рассеяния -e двигателя.

Регулятор РТ в свою очередь вырабатывает уставку регулятора РМН входного напряжения инвертора; КоМ пенсирующего большие постоянные времени силового фильтра ПЧ, и уставку фазового угла вектора напряжения статора. Оптимальный процесс изменения 91> Формируется совместным действием регуляторов РП, РТ и РМН.

Затем на вход РС через фильтр ф подается сглаженный линейный сигнал задания скорости. Одновременно на выходе РС появляется сигнал задания электромагнитного момента, который после прохождения через делительное устройство Д образует сигнал задания активного тока 1> статора. PC компенсирует электромеханическую постоянную времени РТ вЂ” постоянную времени рассеяния. Контуры регулирования скорости, активного и намагничивающего токов статора совместно с контуром регулирования входного напряжения инвертора и каналом управления фазой обобщенного вектора напряжений статора формируют типовую диаграмму электромагнитного момента, соответствующую предписакиям симметричного оптимума, исполь. зуемого обычно для настройки высококачественных злектроприводов постоянного тока. В результате происхо. дит быстрый разгон АД до заданной скорости. Кроме. того, предлагаемый привод обеспечивает быструю обра0 ботку возмущений по нагрузке и напряжению питающей сети.

Электрспривод, содержащий ПЧ с

АИН, обеспечивает высокое быстродействие, соответствующее быстро- Ю действию высококачественных приводов на основе ПЧНС и ПЧ с автономным инвертором тока, а также высокую

Перегрузочную способность, ограничиваемую лишь мощностью источников )5 питания и механической прочностью двигателя.

Электропривод может найти применение там, где требуется высококачественное регулирование скорости в ши- щ роком диапазоне ее изменения при неблагоприятных условиях среды.

Формула изобретения

Электропривод с асинхронной короткозамкнутой машиной, содержащий тиристорный преобразователь частоты, состоящий из выпрямителя, gC

ЗО фильтра и инвертора напряжения, схему управления выпрямителем, каналы регулирования потокосцепления и скорости, блок компенсирующих связей, блоки прямого и обратного преобразований координат, блок преобразования переменных, подключенный к выходу блока прямого преобразования координат, датчик входного тока инвертора и датчики параметров машины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования скорости при ударных нагрузках, в него введены компенсатор, датчик входного напряжения инвертора, регулятор напряжения и два сумматора, при этом выход блока преобразования переменных через последовательно соединенные первый сумматор, регулятор напряжения, выполненный в виде интегрально-пропорциональнодифференцирующего звена, и второй сумматор подсоединен к входу схемы управления выпрямителем, выход датчика напряжения подсоединен к перному сумматору, а выход датчика входного тока инвертора через компенсатор, выполненный в виде пропорционально-дифференцирующего звена с замедлением, - ко второму сумматору.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1.s eme s-ыКЬ. Н, т. 4Ь, в 1О, Р 10, 1971, с. 761-764.

2. Патент ФРГ У 1941312, кл. 21 с 59 36 1971.

647828

Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Рараская наб. g.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Редактор А.Пейсоченко

Заказ 331/49

Составитель A.ÆèëèH

Техоец N.Ïåòêî Корректор И.Муска