Частотно-регулируемый электропривод

Частотно-регулируемый электропривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е „„Века

ИЗОЬРЕТЕН ИЯ

Союз Соватскии

Социалистнчаскин республик (6t ) Дополнительное и. авт. саид-ву—

{22) Заявлено 01. 3 О. 79 (23 ) 282629) /24-07 с присоеяинеиием заявки ¹(23) Приоритет (И)М. Кд.

Н 02 P 7/42

3ЬаулэрстеенныВ комитет

СССР ав дам изобретений и Оицзытий

Опубликовано 23.09. 8 1 . Ьвллетеиь М 35

Дата ояубликования описания 25 09 8> (53) УДК 621 ° 333 ,333.07 (088 8) (72) Авторы изобретения

И.А. Альтшулер и И.И. Эпштейн,(7l) Заявитель (54 ) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕИЬЙ ЭЛККТРОПРИВОД

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемых электроприводах с тиристориыми преобразователями частоты на основе автономных инверторов напряжения и двигателямн с короткоэамкну тым ротором.

Известен частотно-регулируемый . электропривод, который содержит асинхронный двигатель, преобразователь частоты с автономным инвертором напря- .0 жекия, имеющий замкнутую систему регулирования амплитуды напряжения, причем вход задания амплитуды на входе регулятора напряжения подключен к входу задания частоты через нелинейный элемент, который реализует выбранную зависимость амплитуды нап-. ряжения статора от частоты. Вход зада. ния частоты подключен к выходу задатчика интенсивности т.13.

Однако нелинейный элемент обеспечивает компенсацию падения напряжения в активных сопротивлениях обмоток статора только при фиксированном моменте нагрузки. Следовательно, данный привод имеет неудовлетворт.тельтиае регулировочные характернсти» ки как в установившемся режиме, так и в динамике, поскольку не обеспечивает постоянства потокосцепления двигателя.

Недостаток известного электропривода заключается в следующем.

При работе электропривода рольгангов, выполненного по указанной схеме, — специфические особенности рольганговых двигателей, имеющих повышенное скольжение, и отсутствие в схеме специальных устройств для формирования скольжения двигателей в динамических режимах приводят,, к низкому качеству регулирования.

Б частности, при частотном разгоне происходит запаздывание частоты вращения двигателей, в момент качала разгона воэиикае". большой бросок тока преобразователя частоты, кото866681 4

5 !

О

t5

ЗО

SS рый при ограниченной коммутационной способности автономного инвертора напряжения препятствует полному использованию преобразователя для получения больших темпов разгона.

При частотном торможении отсутствие специального формирования скольжения в генераторном режиме не обеспечивает полного останова двигателей при нуле частоты.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является Частотно-регулируемый асинхронный элект-. ропривод, содержащий короткозамкну1 тый двигатель преобразователь частоУ ты на основе автономного инвертора напряжения, к выходу которого подсоединен упомянутый двигатель, а управляющие входы соединены с блоком преобразования координат, входы которого соединены соответственно с выходами трех блоков суммирования, блоки задания частоты вращения, регулирования частоты вращения и задания абсолютного скольжения, соединенные последовательно, блок определения частоты вращения, зыход которого подключен к входу блока регулирования частоты вращения и входу первого блока суммирования, а входы третьего блока сум2 t мирования подключены соответственно к выходу блока задания потокосцепления статора и через последовательно соединенные нелинейный блок и апериодическое звено к выходу блока задания абсолютного скольжения и к второму входу первого блока суммирования 21.

Недостаток известного устройства

I состоит в том, что блок определения частоты вращения двигателя выполнен, виде тахогенератора, сочлененного с валом двигателя, что усложняет реализацию.

Цель изобретения — упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве блок определения частоты вращения выполнен в виде последовательно соединенных блока моделирования двигателя, четвертого

- блока. суммирования и блока интегрирования, и снабжен блоком задания статического момента, причем вход блока моделирования двигателя соединен с выходом блока задания абсолютного скольжения, а выход — с входом последнего и с вторым входом второго блока суммирования, второй вход чет- вертого блока суммирования соединен с блоком задания статического момента.

На чертеже приведена структурная схема электропривода.

Электропривод содержит асинхронный короткозамкнутый двигатель 1, который подключен к выходу преобразователя 2 частоты на основе автономного инвертора напряжения.

Входы управления частотой и амплитудой напряжения преобразователя 2 подключены к соответствующим выходам блока 3 преобразования координат.

Вход О„ блока 3 подключен через сумматоа е а выходу сигнала момента

Р блока 5 модели, второй вход сумматора 4 подключен к входу сигнала й, блока 3 и выходу блока 6 суммирования, один из входов которого подключен к выходу сигнала абсолютного скольжения 9 блока 5 модели, а второй вход — к выходу сигнала частоты вращения блока 5. Вхсд О„ блока 3 подключен к выходу сумматора 7.

К второму входу сумматора 7 подключен выход сигнала U д блока 5 через последовательно включенные нелинейный элемент 8 и апериодическое звено 9.

В блоке 3 преобразования координат входы U p и О,рподключены к входам элемента 10 деления, выход которого подключен через последовательно включенные функциональный элемент

11 с характеристикой arctg и конденсатор 12 к блоку 13 суммирования, второй вход которого подключен к входу сигнала d. а выход сумматора служит выходом сигнала сЬ управления частотой преобразователя 2 частоты.

Входы U4g и Ц1 подключены также через квадраторы 14 и 15 и блок 16 суммирования к элементу 17 извлече ния корня квадратного, Выход элемента 17 служит ..выходом сигнала U óéравления амплитудой; напряжения пре-. образователгя 2 частоты.

Блок 5 модели представляет собой модель системы электропривода с двигателем 1, замкнутой по частоте вращения 4 с подчиненным регулятрром момента. р,, Он содержит последовательно включенные регулятор 18 час тоты вращения:, регулятор 19 момента, звено 20, моделирующее двигатель и интегратор 21, моделирующий маховую массу двигателя 1 е нагрузкой. Выход звена 20 по цепи отрицательной обратной связи подключен к входу. регулятора 19 момента и служит выходом сигнала момента,и блока модепи.

Выход интегратора 21 подключен по цепи отрицательной обратной связи к входу регулятора 18 частоты вращения и служит выходом сигнала частоты, а вход интегратора 21 подключен также к источнику сигнала, имитирующего постоянный статический момент pо на валу двигателя 1.

Регуляторы 18 и 19 астатические, пропорционально-интегральные, выполнены на операционных усилителях, шунтированных РС-цепями. Регулятор 18 имеет регулируемое ограничение выхода. Звено 20 моделирует передаточную функцию,и (p) двигателя 1 в соответствии с передаточной функцией апериодического звена, что существенно упрощает устройство. Это апериодическое звено.реализчется операционным усилителем, шунтированными по цепи обратной связи резистором и конденсатором, включенными параллельно.

Постоянная времени интегратора выбирается равной инерционной постоянной двигателя 1 с нагрузкой.

Блок 22 задания потокосцепления . статора.подсоединен к входу блока

7 суммирования и выполнен s виде потенциометра,подключенного к источнику постоянного напряжения.

Электропривод работает следующю образом.

Предположим, требуется разогнать двигатель 1 до частоты вращения 4g с заданным темпом. Задается определенное значение i0 на входе блока 7 суммирования, соответствующее выбранному потокосцепленного статора, например, номинальному, Задается сигнал статического момента /Хс на входе ин тегратора 4 блока модели с учетом реального статического момента на валу двигателя 1, например создаваемого металлической заготовкой, транс портируемой рольгангом. По заданному темпу разгона определяется требуемый динамический момент р- и задание момента = P g +,И, которое настраивается ограничением выхода регулятора 18. Задание частоты вращения 1Ц на входе блока 5 .подается скачком. Это задание отрабатывается замкнутой системой блока 5. При этом регулятор 18 на Ъпоре", на выходе регулятора 19 сигнал ф, соответствующий. скольжению двигателя 1, а на

66681 6 выходе звена 23 — постоянный заданный момент.

5

Интегратор 21 интегрирует момент и его выходной сигнал 4 соответствующий частоте вращения двигателя 1 складывается в блоке 6 суммирования с сигналом Д, образуя сигнал * .

Одновременно из выходных сигналов блока модели формируются сигналы проекции вектора напряжения U„ и U ua выходе. блоков 4 и 7 суммированйя и производится вычисление сигнала амплитуды напряжения,й,с помощью квадраторов 14 и 15, блока 16, элемента 17, блока 3, и указанный сигнал поступает на вход регулятора напряжения преобразователя частоты.

Частота вращения d. вектора р, корректируется в функции производной соотношения сигналов 0 g и 0, с помощью элементов 10 и 11 и конденсатора

12 блока 3, обеспечивая условие

Ч „= Фома+ в проходном процессе.

Результирующий сигнал частоты cL„ âðàщения вектора напряжения в неподвижной системе координат поступает с выхода блока 13 суммирования на вход управления частотой преобразователя 2 частоты. Происходит разгон двигателя 1.

Следовательно, блок модели является не только источником сигналов момента, скольжения и частоты вращения, но и выполняет функцию задатчика интенсивности. Процесс разгона заканчивается по достижении сигнал м 11 на выходе интегратора 21 заданного значения A . При этом игнал. момента р на выходе блока 20 снижается до величины И@, а скольжение — до соответствующего значения ф, В установившемся рекиме сигнал с1< d„.

Таким образом, данный частотнорегулируемый электропривод обеспечивает высокие показатели качества регулировангя за счет того, что модель обеспечивает необходимые данные для . формирования напряжения в функции частоты и момента таким образ м, что в любом режиме 1 „сааза., а такие обеспечивает..управление частотой пре образователя, соответствующее формированию желаемого момента, При этом не требуются датчики выходных величин преобразователя, а число двигателей может быть произвольным °

Отсутствие тахометрического датчика частоты вращения упростило реализацию, 7

Формула изобретения

86668

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель, преобразователь частоты на основе автономного инверто- > ра напряжения, выход которого подсодинен к указанному двигателю, а управляющие входы соединены с блоком преобразования координат, входы которого соединен соответственно с выходами трех блоков суммирования, блоки задания частоты вращения, регулироватыя частоты вращения и задания абсолютного скольжения, блок определения частоты вращения, выход которого подключен к входу блока регулирования частоты вращения и к входу первого блока суммирования, выход которого подключен ко входу второго блока суммирования, а входы третьего 26 блока суммирования подключены соответственно к выходу блока задания потокосцеплеыия стаФора и через последовательно соединенные нелинейный блок.р,апериодическое звено к выходу 2З в блока задании абсолютного скольжения и к второму входу первого блока. суммирования, отличающийся тем, что, с целью упрощения, блок определения частоты .вращения выполнен в виде последовательно соединенных блока моделирования двигателя,четвертого блока суммирования н блока интегрирования, и снабжен блоком задания статического момента, причем вход блока моделирования двигателя соединен с выходом блока задания абсолютного скольжения, а выходс входом последнего и с вторьак входом второго блока су иирования, второй вход четвертого блока суммирования соединен с блоком задания статического момента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 409347, кл. Н 02 Р 5)40, 1973.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2816523/07, кл. Н 02 Р 7/42, 1979..

ВНИИВИ Заказ 8094/77

Тираж 733 Подписное

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