SU1350802A1 - Частотно-регулируемый электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах общепромышленного назначени . Целью изобретени   вл етс  снижение энергетических затрат за счет оптимизации режима работы асинхронного двигател . Указанна  цель достигаетс  тем, что в частотно-регулируемый электропривод введены сумматоры 14, 15, блок 16 управл емых ключей, управл емый выпр митель 17, блок 18 синхронизации, корректирующий регул тор 19 и блок 20 вычислени  корректирующего управл ющего напр жени . Благодар  этому обеспечиваетс  оптимальный режим работы электропривода с минимальными потер ми передаваемой в ротор двигател  1 мощности. 2 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к частотно-управ емым электроприводам, построенным на основе асинхронных двигателей, и может быть использовано в системах общепромышленного назначени  с высоими энергетическими требовани ми.

Целью изобретени   вл етс  снижение энергетических затрат за. счет оптимизации режима работы асинхронного двигател .

На фиг.1 представлена функциональна  схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг.2 - схема блока вычислени  корректирующего управл ющего напр жени .

Частотно-регулируемый электроприод содержит асинхронный двигатель I | фиг.} , подключенньш к выходам преобразовател  2 частоты, выполненного из последовательно соединенных управл емого силового выпр мител  3 и инвертора 4, блок 5 управлени  вьшр мителем с подключенным к его входу регул тором 6 напр жени , блок 7 управлени  инвертором с подключен- , ным к его входу блоком 8 задани  астоты вращени5г, блок 9 выелени  ЭДС, подключенный входами к вьгходам датчиков 1 О фазных токов и датчиков 11 фазных напр жений , первый сумматор 12, подключен- ньй первь1м входом к выходу блока 9 выделени  ЭДС, а выходом - к входу регул тора 6 напр жени , и блок 13 управлени  режимами работы.

В частотно-регулируемьй электропривод введены второй 14 и третий 15 сумматоры, блок 16 управл емых ключей с коммутируемым и управл ю- щим входами, управл емый маломощный выпр митель 17, блок 18 синхронизации , корректирующий регул тор 19 с основным входом и входом переключени  и блок 20 вычислени  корректирующего управл ющего напр жени  с двум  группами входов, а блок I3 управлени  режимами работы выполнен в виде формировател  тактирующих импульсов и снабжен входом синхронизации и шестью выходами. При этом перва  группа входов блока 20 вычислени  корректирующего управл ющего напр жени  подключена к соответствующим выходам датчиков О фазных токов и датчиков 11 фазных напр жений, втора  группа входов подключена к соответствующим первым четьфем выходам

блока 13 управлени  режимами работы, а выход блока 20 вычислени  корректирующего управл ющего напр жени  подключен к первому входу второго сумматора 14, соединенного выходом с входом корректирующего регул тора 19, выход которого подкхлочен к управл ющему входу управл емого маломощного

выпр мител  17, подключенного выходом к коммутируемому входу блока 16 управл емых ключей, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 14 и к первому входу третьего сумматора 15, подключенного входом к выходу блока 8 задани  частоты вращени , а выходом - к второму входу первого сумматора 14.

П тый и шестой выходы блока 13

управлени  режимами работы подключены соответственно к управл ющему входу переключени  корректирующего регул тора 19. Вход синхронизации блока 13 управлени  режимами работы

соединен с выходом блока 18 синхронизации , подключенного входами к выходам датчиков 10 фазных токов и дат чиков 11 фазных напр жений.

Блок 20 вычислени  корректирующего управл ющего напр жени  содержит блок 21 вычислени  тока (фиг.2), блок 22 вычислени  напр жени , блок 23 вычислени  фазового сдвига,блоки 24-- 28 запоминани ,блоки 29 и 30 вычитани ,

преобразователь 31 функции тангенса, умножители 32 и 22, делитель 34 и с сумматор 35. Входы блока 2 вычислени  тока и блока 22 вычислени  напр -. женй  образуют первую группу входов

блока 20 вычислени  корректирующего управл ющего напр жени . Входы блока 23 вычислени  фазового сдвига подключены соотве гственно к входам блоков 21 и 22. Блоки 24 и 25 запоминани  подключены входами к выходам блока 21 вычислени  тока, а выходами - к блоку 29 вычитани . Блок 26 запоминани  подключен входом к выходу блока 22 вычислени  напр жени j а

выходом - к первому входу умножител  33. Блоки 27 и 28 запоминани  подключены входами к выходам блока 23 вычислени  фазового сдвига, а выходами - к блоку 30 вь1читани . Один из

выходов блока 23 вычислени  фазового сдвига подключен также к входу преобразовател  31 функции тангенса, выход которого соединен с одним из входов умножител  32,, другой вход

31

которого подключен к выходу блока 30 вычитани . Выходы блока 29 вычитани  и блока 24 запоминани  подключены к соответствующим входам делител  34, выход которого и выход . умножител  32 подключены к входам сумматора 35, соединенного вькодом с вторым входом умножител  33. Выход последнего образует выход бло- ка 20 вычислени  корректирующего управл ющего напр жени , втора  группа входов которого образована соот- ветственно объединенными между собой вторыми входами блоков 21-23 запо- минани , объединенными между собой вторыми входами блоков 24 и 26 запоминани  и преобразовател  31 функции тангенса, объединенными между собой вторыми входами блоков 25 и 28 запоминани , а также входами на разрешение работы блоков 29 и 30

вычитани , делител  34, умножителей 32 и 33 и сумматора 35.

В качестве .корректирующего регу- л тора может быть использован пропорционально-интегральный регул тор (пи-регул тор), подключаемый в схему или шунтируемый накоротко по входу переключени .

В качестве блока 18 синхронизации используетс  стандартньй блок с формированием синхроимпульсов, кратных периоду фазного тока или напр жени  .

Блок 13 управлени  режимами работ определ ет последовательность работы других блоков электропривода и выполн етс  с использованием генератора стабильной частоты и кольцевого счетчика, емкость которого определ етс  количеством тактирующих импульсов за один цикл работы системы .

Работа электропривода основана на следующем.

Из управлени  баланса средней за период мощности переменного тока, подводимой к статору двигател , получают

(и.|,) i-u-krcf--

гдео (U,l,q) - функци  в относительных единицах, характеризующа  переда- чу мощности переменного тока через воз- дущный зазор в ротор двигател ;

и, I - фазные напр жени  и

ток;

(f - фазовьш сдвиг между напр жением и током;

R - активное сопротивление статора.

Наход т приращени  функции ci(U,l,q) при малых изменени х напр  жени . В этом случае приращение функции можно заменить приращением ее дифференциала:

Лоб(и,1 ,д) й|

и costp

ли и

- -у- - tgtf-Acp.

В режиме, обеспечивающем максимум передачи электромагнитной мощности в ротор двигател , вьшолн ет- с  соотношение:

il

- --Г- .- tgCf-ucp ) 0.

(3)

Из (3) определ ют требуемое приращение напр жени , обеспечивающее оптимальный режим:

М У 1 Ч 5 Ё S i - АЧ.

ди, и(

AU

tgCf utf).

(4)

Частотно-регулируемьш электропри- вод работает следующим образом.

Сигнал задани  U с выхода блока В определ ет частоту и велрнину напр жений, питающих статор двигател  1. Активное сопротивление обмоток двигател  может мен тьс  в широких пределах, поэтому дл  поддержани  оптимального режима по пере- даче электромагнитной мощности в ротор двигател  в электропривод введен дополнительный контур регулировани .

По сигналу Пуск, поступающему на вход блока 13 управлени  режимами работы, и по сигналу синхронизации с блока 18 в блок 20 вычислени  корректирующего управл ющего напр жени  по каналу I (фиг.2) поступает команда , -по которой с помощью блоков 21 - 23 определ ютс  ток I, напр жение и и фазовый сдвиг (f , на интервале времени, равном или кратном периоду частоты, питающий двигатель.

Синхронизаци  может быть прив зана к. току или напр жению, что определ етс  удоб ством и точностью определени  перехода соответствующей функции через нуль. По окончании вре- мени определени  указанных параметров подаетс  втора  команда по ка- налу II, по которой измеренные значени  тока, напр жени  и фазового сдвига перенос тс  в блоки 24, 26 и 27 запоминани  и в преобразователь 31 функции тангенса, на. выходе которого имеетс  tg Cf ,

Одновременно в блок управл емых ключей по управл ющему входу подаетс  команда и напр жение U,, с выхода маломощного вьтр мител  17 посту - пает на входы сумматоров 14 и 25, Блок 5 управлени  вьшр мителем формирует новое задание, и напр жение на выходе управл емого выпр мител  3 измен етс  что приводит к изменению тока и фазового сдвига питающего двигатель напр жени .

Блок 21 вычислени  тока на следующем интервале времени определ ет новое значение тока, а блок 23 - новое значение фазового сдвига.

По команде с блока 13 управлени  режимами работы,поступающей по кана- лу III блока 20 вычислени , измеренные новые значени  тока и фазового сдвига перенос тс  в блоки 25 и 28 запоминани ,

В следующий интервал времени поступает .сери  команд по кангалу II, по которым включаютс  вычитатели 29 и 30,-умножители 32 и 33, делитель 34   сумматор 35 и осуществл етс  вычисление корректирующего напр жени  uU, по формуле (4) , После исполнени  команды по каналу IV блок 13 управлени  режимами работы вьщает команду на вход переключени  корректирующего регул тора 19, и он рас- шунтируетс .

На вход регул тора 19 поступает разность напр жений и„ и По выходному сигнал у регул тора 1 9 осуществл етс  фазовое управление выпр мителем 17 и напр жение U приводитс  в соответствие с ли благодар  действию обратной св зи,, Воздейству  на блок 5 управлени  выпр мителем через регул тор 6 напр жени , напр жение и„ определ ет выход электропривода на оптимальный режим с передачей электромагнитной мощности в ротор двигател  с минимальными потер ми.

Аналогична  работа внутреннего

экстремального контура (сумматор

14, регулйтор 19, выпр митель 17 и

блок 16 управлени  ключей) осуществл етс  и при изменении нагрузки.

Таким образом, введение в частотно-регулируемый электропривод двух сумматоров, блока управл емых ключей , управл емого маломощного вьшр - мител , блока синхронизации, корректирующего регул тора и блока вычислени  корректирующего управл ющего напр жени  обеспечивают оптимальный режим работы с минимальными потер ми передаваемой в ротор двигател  мощности, благодар  чему снижаютс 

энергетические затраты.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Частотно-регулируемьй электропривод , содержащий асинхронный двигатель , подключенньй к выходам преобразовател  частоты, выполненного из последовательно соединенных управл емого силового выпр мител  и инвертора, блок управлени  выпр мителем с подключенным к его входу регул тором напр жени , блок управлени  инвертором с подключенным к его входу блоком задани  частоты вращени , блок выделени  ЭДС, подключенньй входами к выходам датчиков фазных токов и напр жений, первый сумматор, подключенный первым входом к выходу блока выделеНИН ЭДС, а выходом -- к входу регул тора напр жени , и-блок управлени  режимами работы, отличающий- с   тем, что, с целью снижени  энергетических затрат за счет оптимизации режима работы, введены второй и третий сумматоры, блок управл емых ключей с коммутируемым и уп- . равл ющим входами, лшравл емый мало- мощньй выпр митель, блок синхронизациИэ корректирующий регул тор с основным входом и входом переключени  - и блок вычислени  корректирующего управл ющего напр жени  с двум  группами входов, а блок управлени  режимами работы выполнен в .виде фор- мировател  тактирующих импульсов и снабжен входом синхронизации и шестью выходами, при этом- перва  группа входов блока вычислени  кор

   71

   ректнрующего управл ющего напр жени  подключена к соответствующим выходам датчиков фазных токов и напр жений, втора  группа входов подключена к соответствующим первым четырем выходам блока управлени  режимами работы, а выход блока вычислени  кор ректирующего управл ющего напр жени  подключен к первому входу второго сумматора, соединенного выходом с входом корректирующего регул тора, выход которого подключен к управл ющему входу управл емого маломощного выпр мител , подключенного выходом к коммутируемому входу блока управл емых ключей, выход которого под508028

   ключен к второму входу второго-сумматора и к первому входу третьего сумматора , подключенного вторым входом к выходу блока задани  частоты вращени , а выходом - к второму входу первого сумматора, п тый и шестой выходы блока управлени  режимами работы подключены соответственно к д управл ющему входу блока управл емых ключей и к входу переключени  коррек тирующего регул тора, а вход синхронизации блока управлени  режимами работы соединен с выходом блока 15 синхронизации, подклю ченного входами к выходам датчиков фазных токов и напр жений.

   auj

   Составитель А.Жилин Редактор И.Николайчук Техред И.Попович Корректор С.Шекмар

   Заказ 5295/55 Тираж 659Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул. Проектна , 4