Устройство для торможения частотнорегулируемого электропривода

Устройство для торможения частотнорегулируемого электропривода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Саюз Севетскнх

Соцналнстич вских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07127б (2I) 2427289/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Н 02 P 5/40

HP 7/42

Государственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытий.

Опубликовано 0585.79. Бюллетень Ио„17 (5З) Удк 621.316.71 (088.8) Дата опубликования описания ОЬО 5.79 (12) Автор изобретения

В.И.Лихошерст (13) ЗЬЯВИТЕЛЬ Уральский ордена. Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М,Кирова

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОРМОЖЕНИЯ ЧАСТОТНОРЕХУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Изобретение относится к системам торможения двигателей переменного тока, точнее к устройствам для регулирования напряжения при торможении частотно-управляемых асинхронных при- 5 водов .с питанием от полупроводниковых преобразователей со звеном постояннОго тока, которые не имеют устройств для рекуперации энергии.в сетЬ.

Известна схема управления асинхронного двигателя, в которой торможение достигается путем рекуперации энергии в сеть. Реализация такой схемы достаточно сложна,так как требует применения обратимого преобразователя (1).

Известна схема„ где режим торможения достигается путем рассеяния энергии на резисторе, включенном на входе инвертора (2), 2О

Йедостаток схемы состоит в ограниченном диапазоне регулировании скорости асинхронного двигателя при торможении.

Наиболее близкой к изобретению яв- 25 ляется система, содержащая задающее устройство, сумматор, усилитель, широтно-импульсный прерыватель (ШЙП), резистор, конденсатор, инвертор, двигатель, производственную установку, датчик напряжения, фильтр датчика напряжения (3) .

Укаэанная система имеет замедлен1 ную реакцию на возмущение, т.е. на изменения входного тока инвертора, которые вызываются приемом и сбросом нагрузки на-валу двигателя изменениями частоты и т;д, Коэффициент ее усиления зависит от напряжения инвертора. Все это не позволяет получать эффективное торможение во всем диапазоне регулирования скорости.

Целью изобретения является повыше / ние эффективности торможения в широком диапазоне регулирования скорости.

Это достигается тем, что в устройство для торможения частотно-регулируемого электропривода введены делитель и датчик входного тока инвертора, причем, делитель включен между усилителем и широтно-импульсным прерывателем и дополнительно соединен с датчи; ком напряжения, а выход датчика входного тока инвертора подключен к третьему входу сумматора.

На фиг.1 Представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2,3структурные схемы регулирования., Предлагаемое устройство содерж .г задающее устройство 1, входной фильтр бб1706

=К р Ш ()

%/, н(р)= и С р (5) 25

В установившемся режиме U< = U и передаточная функция прямого канала (элементы 7,8 и 9)после отбрасывания уравнений статики, йсходя из (3) и. (4), оказывается равной

30 1 (р)

® (р) д (р) "шK (б) т. е, является постоянной величиной, не зависящей от напряжения инвертора. После этого можно на структурной схеме (фиг.2) усилитель 7, делитель

8 и ШИП 9 объединить в один элемент с постоянным коэффициентом передачи

Кп, Таким образом устраняется первый нецостаток прототипа, Окончательная

40 структурная схема с учетом объединения приведена на фиг.3.

Средний ток конденсатора ранен разности входного тока инвертора д и среднего тока тормозного резисто45 Ра Р .

ЧЧ„ (р)=

2, сумматор.5,фильтр 4 датчика напряжения 5, датчйк б входного тока иннертора, усилитель 7, делитель 8, ШИП 9 тока тормозного резистора, сумматор тока 10, конденсатор 11, иннертор 12 и электродвигатель 13 с производственной установкой.

Заданное устройством 1 напряжение через входной фильтр 2 поступает на сумматор 3. На второй вход сумматора

3 подается напряжение с выхода фильтра 4 датчика напряжения 5 инвертора )О

12, которое берется с выхода конденсатора 11. На третий вход сумматора 3 поступает выходное напряжение датчика б нходного тока инвертора 12, Этот ток является выходной величиной иннер б тора, но измеряется во входной цепи, Выходное напряжение сумматора 3 подается на вход усилителя 7, На входы делителя. 8 поступают выходные напряжения усилителя 7 и фильтра 4 дат- 20 чика напряжения. После деления первого напряжения на второе выходной сигнал делителя 8 поступает на ШИП

9. Выхрдом ШИП 9 является ток, пропорциональный произведению выходного сигнала-делителя и напряжения на конденсаторе 11, поэтому на схеме выход конденсатора 11. соединяется с вторым входом ШИП 9, который является как бы множителем входных сигналон, В сумматоре 10 производится алгебраическое сложение поступающих на его входы тока инвертора 12 и тока с выхода ШИП 9, Суммарный ток с выхода сумматора 10 поступает на конденсатор 11, выходом которого является напряжение, поступающее на вход инвертора 1". На второй вход инвертора 12 поступает воздействие от двигателя 13 с производственной установкой, которое вместе с сигналом управления частотой определяет ток инвертора.

Устройство для торможения частотно-регулируемого электропривода работает следующим образом.

От задающего устройства 1 через входной фильтр 2 с передаточной функцией. в котором происходит деление на выходное напряжение фильтра датчика напряжения U„> Получающееся после деления напряжение

1 (3) управляет работой ШИП и определяет относительную продолжительность подключения тормозного резистора ШИП 9.

Средний ток тормозного резистора(р при работе ШИП пропорционален напряжению инвертора Q и сигналу упранлеИ ния ШИП т.е., объект управления содержит блок умножения на выходную переменную, Это существенное отличие данного объекта.

Передаточная функция датчика напряжения 5 и фильтра 4 при единичном коэффициенте усиления имеет нид

- 3 -Ip. (7)

На схемах эту операцию выполняет сумматор 10.

Конденсатор 11 предстанляет инте. грирующее звено с передаточной функцией

"3 ) " 9 (2) поступает на усилитель 7 а коэффици. ентом усиления К>, а его выходное апряжение подается на делитель 8, напряжение О,поступает на сумматор

3, где из него вычитается сигнал U фильтра 4 датчика напряжения 5 инвертора (или ЭДС двигателя) и прибавлЯетсЯ сигнал компенсации U>,твходного тока инвертора j„, поступающий с датчика тока б. Выходное напряжение сумматора 3

О (р) 4 (7

"ср р (8) где С вЂ” емкость конденсатора. Напряжение на конденсаторе 11 янляется входным напряжением инвертора 12. Ток иннертора 12 н тормозном режиме определяется мощностью, которая поднодится от производстненной установки через электродвигатель 13, Поэтому ток инвертора в данном случае следует рассматривать как возмущение, поступающее от производственной устанонки или системы управления частотой через двигатель. По полученной структурной схеме (фиг,3) передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию равна ц ) -! p+

И

5 !

„) (р) Г рт! ср(с р++4)

Отсюда видно, что фильтр датчика на.пряжения оказывает форсирующее воздействие (числитель в (9) это знаменатель из (5)), которое приводит в протОтипе к большому перерегулиронанию и понижению помехоустойчивости.

Форсирующее действие фильтра 4 датчика напряжения 5 в предлагаемой схе- 15 ме ослабляется входным фильтром 2.

Полная нейтрализация получается при — когда (9) приобретает вид

/ а (р)= с . 20 р(р !) (10) кп 9

Благодаря этому уменьшается перерегулирование и повышается помехоустойчивость по входу. Выбором Кп можно получить желаемый вид переходного процесса. В частности, при

С

=2Г 2о

К„9

30 получается настройка на модульный оптимум и (10) получает вид

А (P 2 2 !

2, р.„2б р+ один из наиболее рациональных для замкнутых систем.

Компенсация возмущенного воздействия осуществляется подачей напряжения

0 4, на сумматор 3. Благодаря этому при возрастании входного тока иннертора одновременно возрастает средний ток тормозного резистора, и ток конденсатора согласно (7) изменяется в меньшей мере, Следовательно, меньше изменяется и напряжение инвертора, j ,При К к„получается полн-я компенсация возмущения, т. е. приращения ц 50 нызывают равное приращение (. Это устраняет замедленную реакцию на возмущение, свойственную прототипу.

В итоге предлагаемое устройство при инверторноы торможении обеспечивает астатизм по управляющему и возмущающему воздействиям, обладает хорошими динамическими свойстнамй в широком диапазоне регулирования напряжения. Эти свойства позволяют использовать устройство как в простейшихе частотных электроприводах, выпускаемых в настоящее время, так и для двух- мерных (векторных) систем управления, как систему регулирования контура напряжения, подчиненную контурам тока, 65 скорости и т,п. Переход от двигательного режима к тормозному (т.е. переключение систем регулирования} происходит автоматически.

При наличии фильтра в датчике тока компенсация изменений тока инвертора происходит не мгновенно. Однако введение форсирующего звена для ускорения компенсации целесообразно ввиду понижения помехоустойчгзости °

При отсутствии фильтра в датчике напряжения для получения желаемой настройки системы входной фильтр должен быть установлен не до сумматора, а после него.

Место подключения тормозного резистора и датчика напряжения (на входе или на ныходе инвертора) принципиального значения не имеет, так как при инверторном торможении все напряжения изменяютСя пропорционально. В частности, вместо датчика напряжения можно применить датчик ЭДС двигателя.

Применение данного устройства в асинхронных электроприводах с частотным управлением позволит увеличить производительность производственных установок за счет сокращения времени торможения и улучшить качество продукции благодаря улучшению динамических показателей устройства в целом.

Формула изобретения

Устройство для тдрмОжения частотно-регулируемого электропринода, содержащее инвертор, датчик напряжения двигателя, широтно-импульсный прерыватель тока тормозного резистора, подключенного к входу инвертора, сумматор, первый вход которого соединен с выходом задающего устройства, а второй вход — с датчиком напряжения, усилитель, вход которого соединен с выходом сумматора, а выход со нходом широтно-импульсного прерывателя, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности торможения в широком диапазоне регулирования скорости, введены делитель и датчик входного тока инвертора, причем делитель включен между усилите лем и широтно-импульсным прерывателем и дополнительно соединен с датчиком напряжени я, а выход датчика входного тока инвертора подключен: к третьему входу сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Швейцарии Р 561980, кл,Н 02 Р 7/62, 15,05,75, 2. Патент США Р 3899725, кл. 318-227, 12.08.76.

3. Отчет по НИР, выполненный в

Уральском политехническом институте им.C.Ì.Kèðoâà Ч 5512130, с.73-77, 31. 0 3. 76.

661706

Фиа 1

4иа.З

Составитель В.Тарасов

Редактор B.Ôåëüäìàí Техред И.Бабурка Еорректор A.Ãðèöåíêî

Заказ 2505/60

Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

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