Частотно-регулируемый электпропривод

Частотно-регулируемый электпропривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Сециалистических

Реслублик

<и>879724 (61) Дополнительное к ввт. саид-ву— (22) Заявлено 011179 (21) 2835723/24-07 (51)М. КЛ. с присоединением заявки ¹

Н 02 P 7/42

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.11.81„бюллетень N9 41 (53) УДК 62-83 621.

; 313 ° 333. 072. . 9 (088. 8) Дата опубликования описания 071181 (72) Авторы изобретения

A.Â.Âoëêîâ, A.Ã.Íèêîëîâ и П.Д.Андриенко (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к электро-" технике,в частости к частотно-регулируемым электроприводам, и может быть использовано в различных отраслях промышленности: текстильной, металлообрабатывающей, металлургической и других.

Известен высокодинамичный электропривод с асинхронным короткозамкнутым двигателем (1), содержащий преобразователь частоты с автономным инвертором тока, координатные преобразователи, векторные анализаторы, узел формирования задания, блоки перемножения и дифференцирования, регуляторы (скорости, потока, тока) и датчики (скорости, потока, тока).

Недостатком этого устройства является наличие датчиков Холла в воздушном зазоре электродвигателя, что усложняет процесс сборки, повышает требования к точности обработки ряда деталей и узлов электродвигателя, снижает надежность электропривода в целом. Недостатком этого устройства является также наличие на валу электродвигателя датчика скорости, что снижает надежность и ограничивает область применения устройства.

Наиболее близким к предложенному электроприводу по технической сущности является устройство для регулирования скорости асинхронного электродвигателя (2 1, содержащее асинхронный электродвигатель, обмотки статора которого подключены к преобразователю частоты, состоящему из последовательно соединенных автономного инвертора, сглаживающего дросселя, управляемого выпрямителя с системой управления выпрямителей, к управляющему входу которой подсоединен выход регулятора тока, связанный одним иэ входов с датчиком тока, другим — с одним из выходов координатного пре" обраэователя, подсоединенного вторым выходом к системе управления инвертором, а одним из входов — к вы20 ходу блока управления координатными преобразователями, другим входомк выходу регулятора потокосцепления, третьим входом — к выходу регулятора частоты, один иэ входов которого и вход регулятора потокосцепления соединен с узлом задания; регулятор, второй координатный преобразователь, датчик ЭДС асинхронного электродвигателя и дифференцирующее инерцион30 ное звено, причем один иэ входов вто879724 рого координатного преобразователя соединен с выходом датчика ЭЛС, второй вход — с выходом блока управления координатными преобразователями, а выход подсоединен к одному из входов регулятора, второй вход которого связан через дифференцирующее инерцион.ное звено с входом регулятора потокосцепления, выход Регулятора подсое, динен к входу блока управления координатными преобразователями и к второму входу упомянутого регулятора частоты.

Недостатками этого устройства являются невысокие надежность и энергетические показатели. Снижение надежности устройства обусловлено неустойчивой работой (при высоких темпах изменения потокосцепления) пропорцио-. нально.-дифференциального регулятора потокосцепления, необходимого, для реализации, качественного регулирования потокосцепления асинхронного электродвигателя с контуром регулирования потокосцепления без обратной связи по потокосцеплению. Вследствие этого устройству присущи невысокие энергетические показатели, связанные с определенным ограничением в возможности качественного управления потокосцеплением для реализации оптимальных энергетических режимов работы электродвигателя.

Цель изобретения — повышение энергетических показателей, надежности и расширение области применения устройства.

Цель достигается тем, что в час тотно-регулируемый электропривод, содержащий блок формирования статорного тока асинхронного двигателя, подключенный одним входом к выходу регулятора частоты, у которого один вход соединен с одним из выходов узла задания, а другой вход — с датчиком час тоты, и датчик ЭДС, дополнительно введены узел двухзонного регулирования и сумматор, причем узел двухзонного регулирования Одним иэ входов подсоединен к датчику ЭДС, а другим входом - к второму выходу узла задания, подключенного. третьим выходом к одному из входов сумматора, выход которого соединен с вторым входом устройства формирования статорного тока, а второй вход — с выходом узла двухзонного регулирования.

На чертеже представлена функциональная схема частотно-регулируемогс электропривода.

Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, обмотки статора которого подсоединены к блоку

2 формирования статорного тока, подключенному одним входом к выхОду регулятора 3 частоты, у которого один вход соединен с одним из выходов узла 4 задания, а другой вход — с датчиком 5 частоты, датчик .6 ЭДС, узел

7 двухзонного регулирования и сумматор 8, причем узел 7 двухзонного регулирования одним из входов"подсоеди" нен к датчику 6 ЭДС, а другим входомк второму выходу узла 4 задания, подключенного третьим входом к одному из входов сумматора 8, выход которого соединен с вторым входом блока 2 формирования статорного тока, а второй вход - с выходом узла 7 двухзон10 ного Регулирования

Устройство работает следующим образом.

На выходе узла 7 двухзонного регулирования формируется сигнал -А1 Ь следующего вида:, „к о,если Е

1-мД (д fоо),еслиE E>

< де Е,Š— соответственно сигналы задания ЭДС и обратной связи по ЭДС электродвигателя.

При работе злектропривода в первой зоне, частота И4р ниже или равна

25 номинальной Му (Ч) Ю ) выполняетН ся неравенство Е « Е и выходной сигнал — д i àóçëà 7 двухзонного регу°,е лирования равен нулю. Вследствие это го выходной сигнал i gj сумматора 8, поступающий на один из входов блока

2 формирования статорного тока, равен номинальному заданию 1 А реактивной проекции тока, задаваемому узлом 4 задания. Этим обеспечивается номинальное значение потокосцепления Ф = Ч д электродвигателя в первой зоне работы электропривода.

Во второй зоне работы электропривода, частота )ц выше номинальной (р, >щ,р „ ), где нарушается неравенство Е « : Е, поскольку Е =-(Oy 9н и Е О), g>, выходной сигнал — Ы,ц

1(. . 1(1 узла 7 двухзонного регулирования, отличный от нуля, воздействует на веМ

45 личину выходного сигнала i+ ф„ .М

- b, igg сумматора 8, определяющего величину задания проекции реактивного тока в блоке 2 .формирования статорного тока. В результате этого

gp изменяется величина потокосцепления электродвигателя, причем регулирование величины потокосцепления узлом 7 двухзонного регулирования осуществляется таким образом, чтобы

55 восстановилось и поддерживалось равенство: ю

E = Ы ч ф OQA s t .Очевидно, что при изменении частоты(6Ч режим постоянства ЭДС электgp родвигателя достигается за счет Обратно пропорционального закона изменения потокосцепления Ч =-3/М цр °

При поддержании закона постоянства ЭДС узлом 7 двухзонного регулиро65 вания so всем диапазоне изменения

879724 частоты и при постоянном по величине задании проекции iс, активного тока

° ф электродвигателя, задаваемом в этом случае с узла 4 задания, достигается режим работы электропривода при постоянстве мощности, поскольку механическая мощность на валу электродвигателя: смех — E i const при Е, i = const, где с - активная проекция статорного тока электродвигателя.

В этом случае при увеличении (уменьшении) момента Р< нагрузки на валу электродвигателя согласно основному уравнению электропривода:

1 д - И = 3 -- - . где,Ц, ф с- соотС ветственно электромагнитный момент двигателя и момент нагрузки, (6 — угловая скорость вра-. щения электродвигателя; — приведенный момент инерции привода, происходит уменьшение (увеличение) угловой скорости вращения электродвигателя и угловой частоты со.;= 4u + Pr

I 1О гдето " — абсолютное скольжение, 1 — )" ay г — активное сопротивление ротора

Y двигателя (статорного тока), задавае. мое блоком 2 формирования статорного тока. В режиме постоянства ЭДС электродвигателя с уменьшением (увеличением) угловой частоты (ю(статорного тока обратно пропорционально изменяется величина потокосцепления Ч электродвигателя, а значит изменяется электромагнитный момент р электродвигателя:

Р ф i g lIPH i consti

Новые установившиеся значения угловой частоты < статорного тока и угловой скорости извращения электродвигателя соответствуют восстановлению равенства моментов P = 0. .

Данное техническое решение позволяет повысить энергетические показатели, надежность, быстродействие, а также расширить область применения на механизмы, требующие закона управления при постоянстве мощности.

Энергетические показатели повышаются за счет введения узла двухзонного регулирования скорости, обеспечивающего постОянно ЭДС электродвигателя, а именно ниже номинальной частоты обеспечивается режим постоянства потокосцепления электродвигателя, а выше номинальной частоты †. постоянство ЭДС. Таким образом реализуется близкий к оптимальному по электрическим потерям режим работы электродвигателя (снижение электрических потерь ) .и повышается коэффициент использования преобразователя частоты по напряжению.

Повышение надежности электропривода обеспечивается за счет осуществления регулирования электролэигателя посредством контура регулирования ЭДС выполненного по принципу отклонения, в отличие от неустойчивого регулирования возбуждения в известном устройстве, осуществляемого посредством разомкнутого контура регулирования потокосцепления.

Повышение быстродействия электропривода достигается за счет обеспечения максимально возможного возбуждения асинхронного двигателя в случае закона управления с постоянством ЭДС .при реальном ограничении выходного напряжения преобразователя, что позволяет формировать максимальный электромагнитный момент электродвигателя при заданной величине тока.

29 Расширение области применения эЛектропривода на область механизмов, работающих при постоянстве мощности, достигается за счет обеспечения режима постоянства ЭДС электро 5 двигателя при постоянном по величине задания активном токе электродвигателя.

Данный электропривод может найти широкое применение на механизмах моталок, например, в металлургической, химической, текстильной промышленности.

Формула изобретения

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий блок формирования статорного тока асинхронного двигателя, подключенный одним входом к выходу

4р регулятора частоты, один вход которого соединен с одним из выходов узла задания, а другой вход — с датчиком частоты, и датчик ЭДС, о т л и ч а юшийся. тем, что, с целью повышения энергетических показателей и на45 дежности, в него введены узел двух зоного регулирования и сумматор, причем узел двухзонного регулирования одним из входов подсоединен к датчику ЭДС, а другим входом — к второму выходу. узла задания, подключенного третьим выходом к одному из входов сумматора, выход которого сое. динен с вторым входом .блока формирования статорного тока, а второй вход сумматора — с выходом узла двухзонного регулирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 2144422, кл. Н 07. Р 5/28, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2б82788, кл. Н 02 Р 7/42

24.07 79.

879724

vi

Составитель В.Тарасов

Редактор Т.Загребельная Техред Т.Маточка ° Корректор Ю.Макаренко

Заказ 9737/26 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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