SU866679A1 - Частотно-регулируемый электропривод - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в управляемых электроприводах с тиристорными преобразователями частоту на основе автономных инверторов напряжения и асинхронными короткозамкнутыми двигателями и предназна^· чено для регулирования скорости нагрузки.

Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, тахогенератор, преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения, регулятор частоты вращения.

В функции выходного сигнала регулятора частоты вращения формируется сигнал частоты скольжения, который суммируется с сигналом тахогенератора Результат используется для формирования задания частоты и амплитуды выходного напряжения преобразователя частоты ПЗ ·

Однако указанный привод не обеспечивает постоянства потокосцепления двигателя, что приводит к неоднозначности его регулировочных характеристик на разных частотах, а также име⁵ ет низкие динамические показатели, поскольку не учитываются динамические особенности асинхронного двигателя. Наиболее близким техническим ре- ’ шением к предлагаемому изобретению является частотно-регулируемый электропривод, который содержит асинхронный двигатель с тахогенератором на валу, преобразователь частоты на основе автономного инвертора с замк¹⁵ нутой системой регулирования тока, к которому подсоединен двигатель, регуляторы частоты вращения, ток^, момента и потокосцепления, блоки преобразования координат и ориентации, датчики тока статора и блоки суммирования Г2 J.

Недостатком известного электропривода является большая сложность сис3 статора и исориентации по упрощение частемд регулирования, связанная с отработкой заданий активной и реактивной составляющих тока пользованием принципа потоку ротора.

Цель изобретения тотно-регулируемого электропривода при сохранении высоких динамических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель с тахогенератором на валу, преобразователь частоты на основе автономного инвертора напряжения, выход которого подсоединён к указанному двигателю, а управляющие входа соединены с блоком преобразования i. координат, блоки суммирования и сравнения, выход тахогенератора подсоединен к входу блока сравнения и одному входу первого блока суммирования, второй вход блока сравнения подключен к блоку задания частоты вращения, а выход - к блоку регулирования частоты вращения, второй вход первого блока суммирования подсоединен к входу блока задания абсолютного скольжения, вход которого соединен с выходом блока регулирования частоты вращения, а выход первого блока суммирования - к первому входу блока преобразования координат и одному входу второго блока суммирования, другой вход которого соединен с выходом блока регулирования частоты Еращения, а выход - с вто-рым входом блока Преобразования координат, третий блок суммирования соединен первым входом с блоком задания потокосцепления статора, а -быходом с третьим входом блока преобразования координат, введены последовательно соединенные нелинейный блок и апериодическое звено, а блок задания абсолютного скольжения выполнен в виде дифференцирующего звена, выход которого дополнительно соединен с входом нелинейного блока, а выход апериодического звена подсоединен к второму входу третьего блока суммирования.

На фиг.1 приведена структурная схема электропривода; на фиг.2 - схема динамического звена.

Электропривод содержит преобразователь 1 частоты, который подключен к зажимам статора асинхронного короткозамкнутого двигателя 2, на валу

866679 4 которого установлен тахогенератор 3. Выход тахогенератора 3 подключен по цепи отрицательной обратной связи к входу регулятора 4 частоты вращения. Выход последнего подключен через блок 5 задания абсолютного скольжения к входу блока 6 суммирования, второй вход которого подключен к выходу тахогенератора 3, а выход блока - к входу сигнала блока 7 преобразования координат и к входу блока 8 суммирования. Второй вход блока 8 подключен к выходу регулятора 4, а выход - к входу сигнала и^блока 7. Выход блока 5 подключен также через последовательно включенные нелинейный блок 9.апериодическое звено ’0и блок 11 суммирования к входу сигнала блока 7. Второй вход блока 11 подключен к источнику задания потокосцепления 4% статора.

В блоке 7 преобразования координат входы сигналов и Ц^подключены к входам элемента 12 деления, выход которого подключен через последовательно включенные функциональный элемент 13 с характеристикой arctg и конденсатор 14 к блоку 15 суммирования, второй вход которого подключен к входу сигнала ,а . выход блока 15 служит выходом сигнала задания частоты преобразователя 1. Входы сигналов и подключены также через квадраторы 16 и 17 и блок 18 суммирования к элементу 19 извлечения корня квадратного. Выход элемента 19 служит выходом сигнала Щ задания амплитуды напряжения преобразователя 1.

Передаточная функция скольжения блока 5 обратна передаточной функции момента /<?(₽) двигателя по каналу скольжения, т.е. может быть представлена как ft” (Р) . δ общем случае передаточная функция (Л&(₽)(!) может быть смоделирована нелинейным апериодическим звеном, • *

В большинстве практических слу50 чаев достаточно высокие динамические характеристики привода обеспечиваются при использовании линейной модели двигателя. В этом случае блок 5 представляет собой звено с передаточ₅₅ ной функцией, обратной апериодическому, т.е. представляет собой дифференцирующее звено, выполненное на операционном усилителе 20 (фиг.2),

Нелинейный блок 9 имеет характе· ристику _α к=—-Ъ—-

Он может быть выполнен по принципу кусочно-линейной аппроксимации криволинейных зависимостей.

Апериодические звено 10 имеет характеристику частотно-зависимого сомножителя и реализуется операционным усилителем, шунтированным по цепи обратной связи параллельно включенными конденсатором и резистором.

Электропривод работает следующим образом.

В установившемся режиме сигнал oL на выходе сумматора 6 определяет частоту преобразователя 1 (dL^=dl) ,а поскольку на входы сумматора 6 поступают сигнал V с выхода тахогенератора и выходной сигнал блока 5, то последний является абсолютным скольжением β . Блок 5 реализует зависимость скольжения от момента двигателя, следовательно, на выходе регулятора 4 частоты вращения имеем сигнал момента μ пользуется *ΐ ςζ ходе блока

Сигнал 'зованный нелинейным блоком 9 и апериодическим звеном 10, складывается в блоке 11 суммирования с сигналом, пропорциональным заданию потокосцепления ψ статора двигателя. На выходе блока суммирования формируется . сигнал На выходе блока 7 преобразования координат получаем сигналы задания амплитуды и частоты напряжения преобразователя частоты в соответствии с заданным потокосцепг пением 4½ . '

Этот сигнал исках сигнал проекции тока (фиг.З) для формирования на вы8 суммирования сигнала скольжения р> , преобра30

В переходном процессе, например при посадке частоты вращения 1) , регулятор 4 увеличивает задание момента. Звено 5 увеличивает скольжение (5 , увеличивается cL , соответственно увеличиваются сигналы про· екций и U^. На выходе блока 7 получаем увеличенные сЦ и U₄ . При этом за счет изменения соотношения между а и И, по каналу элементов

12-14 блока 7 в функции производной „ этого соотношения формируется коор— рёктирующее воздействие в частоту,

866679 6 которое обеспечивает поддерживание = const в переходном процессе. Блок 5 обеспечивает форсировку скольжения при изменений задания момента. Благодаря этому достигается безынерционная отработка момента, т.е. выходной сигнал регулятора 4 частоты вращения пропорционален фактическому моменту двигателя.

Изобретение позволяет получить высокие динамические показатели за счет поддержания режима постоянного потокосцепления двигателя и компенсации его инерционности при отработке момента в функции скольжения в этом режиме При этом достигается существенное упрощение электропривода в сравнении с известным.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к электротехнике , может быть использовано в управл емых электроприводах с ти- ристорными преобразовател ми частот на основе автономных инверторов напр жени  и асинхронными короткозамкнутыми двигател ми и предназна чено дл  регулировани  скорости наг рузки. Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий асиихоонный двигатель, тахогенератор, преоб разователь частоты с автономным инвертором напр жени , регул тор частоты вращени , В функции выходного сигнала регу л тора частоты вращени  формируетс  сигнал частоты скольжени , который сум№ руетс  с сигналом тахогенерато Результат используетс  дп  .формировани  задани  частоты и амплитуды выходного напр жени  преобразовате-л  частоты Го. Однако указанный привод не обеспечивает посто нства потокосцеплени  двигател , что приводит к неодно ;начности его регулировочных характеристик на разных частотах, а также имеет низкие динамические показатели, поскольку не учитываютс  динамические особенности асинхронного двигател . Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению  вл етс  частотно-регулируемый злектропривод , который содержит асинхронный двигатель с тахогенератором на валу, преобразователь частоты на основе автономного инвертора с замкнутой системой регулировани  тока, к которому подсоединен двигатель, рв гул торы частоты вращени , ток%, мо мента и потокосцеплени , блоки преобразовани  координат и ориентации, датчики тока статора и блоки суммировани  Г23 Недостатком известного электропривода  вл етс  больша  сложность сие- регулировани , св занна  с отработкой задашш активной и реакти ной составл ющих тока статора и использованием принципа ориентации по потоку ротора. Цель изобретени  - упрощение частотно-регулируемого электропривода при сохранении высоких динамических хар актеристик. Поставленна  цель Достигаетс  тем что в частотно-регулируемьй электропривод , содержащий асинхронный корот козамкнутый двигатель с тахогенератором на валу, преобразователь часто ты на основе автономного инвертора напр жени , выход которого подсоединён к указанному двигателю, а управл ющие входы соединены с блоком преобразовани  i. координат, блоки суммировани  и сравнени , выход тахогенератора подсоединен к входу блока сравнени  и одному входу первого бло ка суммировани , второй вход блока сравнени  подключен к блоку задани  частоты вращени , а выход - к блоку регулировани  частоты вращени , второй вход первого блока суммировани  Подсоединен к входу блока задани  абсолютного скольжени , вход которого соединен с выходом блока регулиро вани  частоты вращени , а выход первого блока суммировани  - к первому входу блока преобразовани  координат и одному входу второго блока суммировани , другой вход которого соединен с выходом блока регулировани  частоты вращени , а выход - с вто-рь1м входом блока преобразовани  коор динат, третий блок суммировани  соединен первым входом с .блоком задагш  потокосцеплени  статора, а -быходом с третьим входом блока преобразовани координат, введены последовательно соединенные нелинейный блок и апериодическое звено, а блок задани  абсолютного скольжегш  вьтолнен в виде дифференцирующего звена, выход которого дополнительно соединен с входом нелинейного блока, а выход апериодического звена подсоединен к второму входу третьего блока суммировани . На фиг, приведена структурна  ; схема электропривода; на фиг,2 - схе ма динамического звена. Электропривод содержит преобразователь 1 частоты, который подключе к зажимам статора асинхронного корот козамкнутого двигател  2, на валу 94 которого установлен тахогенератор 3, Выход тахогенератора 3 подключен по цепи отрицательной обратной св зи к входу регул тора 4 частоты вращени . Выход последнего подключен через блок 5 задани  абсолютного скольжени  к входу блока 6 суммировани , второй вход которого подключен к выходу тахогенератора 3, а выход блока - к входу сигнала блока 7 преобразовани  координат и к входу блока 8 суммировани . Второй вход блока 8 подключен к выходу регул тора 4, а выход - к входу сигнала .блока 7. блока 5 подключен также через последовательно включенные нелинейный блок 9,апериодическое звено О и блок 11 суммировани  к входу сигнала U,g блока 7. Второй вход блока 11 подключен к источнику задани  потокосцеплени  -, статора, В блоке 7 преобразовани  координат входы сигналов U и U подключены к входам элемента 12 делени , выход которого подключен через последовательно включенные функциональный элемент 13 с характеристикой arctg и конденсатор 14 к блоку 15 суммировани , второй вход которого подключен к входу сигнала d, ,а . выход блока 15 служит выходом сигнала задани  частоты; преобразоват - л  1, Входы сигналов и и.(,подключены также через квадраторы 16 и 17 и блок 18 суммировани  к элементу 19 извлече;т  корн  квадратного. Выход элемента 19 служит выходом сигнала Щ задани  амплитуды напр жени  преобразовател  1, Передаточна  функци  скольжени  блока 5 обратна передаточной функции момента /t (Р) двигател  по каналу скольжени , т,е, может быть представлена как ) . В общем случае передаточна  функци  /а(р)(1} может быть смоделирована нелинейным апериодическим звеном, в больщинстве практических случаев достаточно высокие динамические арактеристики привода обеспечиваютс  при использовании линейной модели вигател , В этом случае блок 5 редставл ет собой звено с передаточной функцией, обратной апериодичесому , т,е, представл ет собой диффеенцирующее звено, вьшолненное на перационном усилителе 20 (фиг,2), Нелинейный блок 9 имеет характеристику Он может быть выполнен по привдипу кусочно-линейной аппроксимации криволинейных зависимостей. Апериодические звено 10 имеет характеристику частотно-зависимого сомножител  и реализуетс  операцион ным усилителем, шунтированным по це пи обратной св зи параллельно включенными конденсатором и резистором. Электропривод работает следующим образом, В установившемс  режиме сигнал oL на выходе сумматора 6 определ ет частоту преобразовател  1 () ,а поскольку на входы сумматора 6 пост пают сигнал V с выхода тахогенерато ра и выходной сигнал блока 5, то последний  вл етс  абсолютным сколь жением fi . Блок 5 реализует зависи мость скольжени  от момента двигате л , следовательно, на выходе регул тора частоты вращени  имеем сигнал момента /х . Этот сигнал используетс  как сигнал проекции тока ,фиг.З) дл  формировани  на выходе блока 8 суммировани  сигнала . Сигнал скольжени  (Ь , преобразованньш нелинейным блоком 9 и апериодическим звеном 10, складываетс  в блоке 11 суммировани  с сигналом, пропорциональным заданию потокосцеп лени  vv статора двигател . На выхо де блока суммировани  формируетс  . сигнал Щ. На выходе блока 7 преоб разовани  координат получаем сигналы задани  амплитуды U и частоты напр жени  преобразовател  частоты в соответствии с заданным потокосце лением V. В переходном процессе, например при посадке частоты вращени  Л) , регул тор 4 увеличивает задание момента . Звено 5 увеличивает скольжение (Ь , увеличиваетс  oL , соответственно увеличиваютс  сигналы пр екций и и. На выходе блока 7 получаем увеличенные dL и Ц, . При этом за счет изменени  соотношени  междуи а каналу элементов 12-14 блока 7 в функции производной этого соотношени  формируетс  коор- рёктирующее воздействие в частоту. 96 которое обеспечивает поддержиьание -1 const в переходном процессе. Блок 5 обеспечивает форсировку скольжени  при изменений задани  момента . Благодар  этому достигаетс  безынерционна  отработка момента, т.е. выходной сигнал регул тора 4 частоты вращени  пропорционален фактическому моменту двигател . Изобретение позвол ет получить высокие динамические показатели за счет поддержани  режима посто нного потокосцеплени  двигател  и компенсации его инерционности при отработке момента в функции скольжени  в этом режиме При этом достигаетс  существенное упрощение электропривода в сравнении с известтатм. Формула изобретени  Частотно-регулируемый электропривод , содержащий асинхрон 1ый короткозамк1{утый двигатель с тахогенератором на валу, преобразователь частоты на основе автономного инвертора напр  жени , выход которого подсоединен к указанному двигателю, а управл ющие входы соединены с блоком преобразовани  координат, блоки суммировани  и сравнени , выход тахогенератора подсоединен к входу блока сравнени  и к входу первого блока суммирова1ш , второй вход блока сравнени  подключен к блоку задани  час тоты вращени , а выход - к блоку регулировани  частоты, другой вход первого блока суммировани  подсоединен к входу блока задани  абсотпотного скольжени , вход которого соединен с выходом блока регулировани  частоты вращени , а выход первого блока суммировани  - к первому входу блока преобразовани  координат и к одному входу второгоблока сумми ровани , другой вход которого соединен с выходом блока регулировани  частоты вращени , а выход - с вторым входом блока преобразовани  координат , третий блок суммировани  соединен первым входом с блоком задани  потокосцеплени  статора, а вых,9домс третьим входом блока преобразовани  координат, отличающи йс   тем, что, с целью упрощени , в него в.ведены последовательно соедиг ненные нелинейный блок и апериодическое звено, а блок задани  абсо866679

   лютного скольжени  выполнен в виде дифференцирующего звена, ,выход которого дополнительно соединен с входом нелинейного блока, а выход апериодического эвена подсоединен к второму 5 входу третьего блока суммировани .

   8

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1о Электротехника, 1977, 7, C.32-J5.

   2, Авторское свидетельство СССР № 656175, кл. Н 02 Р 7/42, 1976.