Частотно-регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах и механизмах общепромьшленного назначения. Целью изобретения является уменьшение потребляемой электроэнергии, Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель (АД) 1, подключенный через преобразователь 2 частоты к сети. На силовом входе преобразователя 2 установлен датчик 10 тока. Вал АД 1 механически связан с датчиком 3 скорости . Управляющие входы преобразова теля 2 соединены с выходом регулятора 16 тока.Один вход регулятора 16 через сумматоры (С) 14, 15 связан с выходом регулятора 13 скорости, а другой вход регулятора 16 - с указанным выходом непосредственно. Вход регулятора 13 через узел 12 сравнения соединен с блоком 11 задания скорости . Выход датчика 3 соединен со вторыми входами узла 12 и С 15. Выход С 14 через элемент 4 дифференцирования , компаратор 6 связан с первь1м входом логического элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 8, второй вход которого с S через компаратор 7 подключен к выхо (Л ду регулятора 13. Второй вход С 14 через интегратор 9 связан с выходом с: синхронного детектора (СД). 17. Первый вход СД 17 подключен к выходу логического элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ В, а второй вход СД 17 через эле- . мент 5 дифференцирования - к выходу датчика 10. В электроприводе обеспечивается точная стабилизация минимуN5 ма потребляемого тока без настройки а на параметры конкретного электродви4 . гателя и в любом тепловом состоянии. ГС 3 ил. со ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)4Н 02 P 7 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21,) 3841308/24-07 (22) 07.01.85 (46) 15.10.86. Бюл. !!" 38 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно- конструкторский и технологический институт взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (72) 1".А. Пименов (53) 62-83:62!.313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1050082, кл. Н 02 Р 7/42, 1981.

Заявка ФРГ Р 2460364, кл. Н, 02 Р 5/34, !974. (54)-ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕИЬЯ ЭЛЕКТРО—

ПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах и механизмах общепромышленного назначения. Целью изобретения является уменьшение потребляемой электроэнергии. Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель (АД) 1, подключенный через преобразователь 2 частоты к сети. На силовом входе преобразователя 2 установлен датчик 10 тока. Вал АД 1 механически связан с датчиком 3 скорости. Управляющие входы преобразователя 2 соединены с выходом регулятора 16 тока. Один вход регулятора 16 через сумматоры (С) 14, 15 связан с выходом регулятора 13 скорости, а другой вход регулятора 16 — с указанным выходом непосредственно. Вход регулятора 13 через узел 12 сравнения соединен с блоком 11 задания скорости. Выход датчика 3 соединен со вторыми входами узла 12 и С 15. Выход

С 14 через элемент 4 дифференцирования, компаратор 6 связан с первь)м входом логического элемента РАВНО-

ЗНАЧНОСТЬ 8, второй вход которого через компаратор 7 подключен к выходу регулятора 13. Второй вход С 14 через интегратор 9 связан с выходом синхронного детектора (СД), 17. Первый вход СД 17 подключен к выходу логического элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 8, а второй вход СД 17 через элемент 5 дифференцирования — к выходу датчика 1О. В электроприводе обеспечивается точная стабилизация минимума потребляемого тока без настройки на параметры конкретного электродви.гателя и в любом тепловом состоянии.

3 ил.

1264295

Изобретение относится к электро-, технике, а именно к частотно-регулируемым электроприводам, и может быть использовано для регулирования скорости вращения нагрузки в системах 5 и механизмах общепромышленного применения, в которых определяющими являются требования экономичности.

Целью изобретения является уменьшение потребляемой электроэнергии в частотно-регулируемом электраприводе,за счет повышения точности стабилизации минимума потребляемого тока.

На фиг. l представлена функциональная схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг. 2 — схема синхронного детектора; на фиг. 3 вид зависимости тока электродвигателя от частоты скольжения. 20

Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1 (фиг.. 1), подключенный к выходу преобразователя 2 частоты, датчик 3 скорости, установленный на валу асинхрочного электродвигателя

1, первый и второй элементы 4 и 5. дифференцирования, первый и второй компараторы б и 7, логическчй элемент

РАВНОЗНАЧНОСТЬ 8, интегратор 9, дат- 30 чик 10 тока на силовом входе преобразователя 2 частоты и последовательно соединенные блок 11 задания скорости, элемент 12 сравнения, регулятор 13 скорости, первый и второй сумматоры 14 и 15 и регулятор 16 тока. Другой вход регулятора 16 тока подключен к выходу регулятора 13 скорости. Выход датчика 3 скорости подключен к объединенным между собой щ другим входам элемента 12 сравнения и второго сумматора 15. Выход первого сумматора 14 через первый элемент 4 дифференцирования и первый компаратор

6 подключен к первому входу лагичес- 4 кого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 8, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора 7. Другой вход первого сумматора 14 подключен к выходу интегратора 9, а выход датчика

10 тока соединен с входом второго элемента 5 дифференцирования.

В частотно-регулируемый электропривод введен синхронный детектор 17 с двумя входами, первый из которых подключен к выходу логического элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 8, второй — к выходу второго элемента 5, дифференцирования, а выход синхронного детек тора 17 подключен к входу интегратора 9, при этом вход второго компаратора 7 подключен к выходу регулятора

13 скорости. Синхронный детектор 17 может быть выполнен на операционном усилителе 18 (фиг. 2) с резисторами

19-21 во входных цепях и резистором

22 в цепи обратной связи. К общей точке резисторов 19 и 20 подключен коллектор транзистора 23. К выходу операционного усилителя 18 подключен фильтр, состоящий из резистора 24 и конденсатора 25.

Частотно-регулируемый электропривод работает следующим образом.

С помощью элементов 4 и 5 дифференцирования вычисляют производные ва времени соответственно сигнала частоты скольжения и тока. Компаратор 6 определяет знак производной частоты скольжения и через логический элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 8 управляет синхронным детектором !7, на второй (аналоговый) вход которого поступает сигнал производной тока.

Сигнал, соответствующий полярности сигнала с выхода синхронного детектора 17, поступает на вход интегратора 9, где интегрируется и подается на сумматор 14. На указанный сумматор 14 поступает также сигнал рассогласования с выхода регулятора

13 скорости, входной сигнал которого формируется по результатам сравнения заданной и измеренной скорости вращения. На выходе сумматора 14 сигнал соответствует заданной частоте скольжения ц электродвигателя. С помощью сумматора 15 определяется сигнал у., соответствующий сумме частоты скольжения Я и измеренной частоты вращечия cg ротора, т.е. (d, =У+У,.

При совпадении знаков производных на выходах элементов 4 и 5 дифференцирования, что соответствует работе электропривода справа от минимума тока (фиг ° 3), сигнал коррекции на выходе интегратора 9 имеет полярность, обратную полярности сигнала рассогласования с выхода регулятора

13 скорости, и частота скольжения уменьшается. При этом ток также уменьшается. Если рабочая точка перейдет по экстремальной характеристике минимум тока, т.е. окажется слева минимума, то знаки производных

1264 окажутся разными и полярность сигна-. ла на выходе синхронного детектора

17 изменится на противоположную, что приведет к уменьшению величины сигнала на выходе интегратора 9, а значит и к увеличению частоты скольже— ния Q . При этом рабочая точка переместится вправо по экстремальной характеристике к минимуму тока. Вблизи минимума тока производная тока 10 принимает малые значения, поэтому колебания в системе электропривода отсутствуют.

При работе электропривода в генераторном режиме полярность сигнала рассогласования на выходе регулятора скорости 13 изменяется на противоположную, поэтому необходимо изменить полярность выходного напряжения синх- 0 ронного детектора 17, для чего служит компаратор 7, воздействующий на логический элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 8.

В синхронном детекторе 17 (фиг.2) транзистор 23 управляется. выходным сигналом логического элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ 8. Если транзистор 23 открыт, то операционный усилитель 18 работает как инвертор, если закрыт— то как повторитель ° Фильтр, состоящий из резистора 24 и конденсатора

25, сглаживает выходное напряжение синхронного детектора 17. ПринципиаЛьно фильтр может иметь более высокий порядок или быть выполненным по схеме активного RC — фильтра.

Таким образом, введение в частотно-регулируемый электропривод синхронного детектора и соответствующие

40 подключения элементов дифференцирования позволяет обеспечить точную стабилизацию минимума потребляемого тока, причем без настройки на пара-. метры коНкретного электродвигателя

45 и в любом его тепловом состоянии, благодаря чему уменьшается потребля295 4 емая электроэнергия в сравнении с известным решением.

Формула изобретения

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный к выходу преобразователя частоты, датчик скорости, установленный на валу асинхронного электродвигателя, первый и второй элементы дифференцирования, первый и второй компараторы, логический элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ, интегратор, датчик тока на силовом входе преобразователя частоты и последовательно соединенные блок задания скорости, элемент сравнения, регулятор скорости, первый и второй сумматоры и регулятор тока, другой вход которого подключен к выходу регулятора скорости, при этом выход датчика скорости подключен к объединенным между собой другим входом элемента сравнения и второго сумматора, выход первого сумматора через первый элемент дифференцирования и первый компаратор подключен к первому входу логического элемента .РАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй вход которого соединен с выходом второго компаратора, другой вход первого сумматора подключен к выходу интегратора, а выход датчика тока соединен с входом второго элемента дифференцирования, отличающий ся тем,что, с целью уменьшения потребляемой электроэнергии за счет повышения точности стабилизации минимума потребляемого тока, в него введен синхронный детектор с двумя входами, первый из которых под ключен к выходу логического элемента

РАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй — к выходу второго элемента дифференцирования, а выход синхронного детектора подклв чен к входу интегратора, при этом вход второго компаратора подключен к выходу регулятора скорости.

mn!

264295

Уод2

Фиг.2

4чиия армии анин! 2нин2

Фиг. Я

Составитель А. Жилин

Редактор К. Волощук Техред В.Кадар

Корректор И. Самборская Заказ 5571/55 Тираж 63t Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4