Устройство для управления асинхронным электродвигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН гг9г а) (дгг 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"

l э . /

>.т

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3753005/24-07 (22) 20.06.84 (46) 07.12.86. Бюл. У 45 (71) Ивановский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по автоматизированному электроприводу в промьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) А В Холявин (53) 62.83:621.3,13..333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 629618, кл. Н 02 P 7/42, 1975.

Сандлер А.С., Сарбатов P.Ñ. Авто матическое частотное управление асинхронными двигателями. — М.: Знергия, 1974 с. 44, рис. 2-8. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является увеличение точности регулирования.

Устройство для управления асинхронным двигателем содержит преобразователь (П) 2 частоты, задатчик 7 частоты тока статора, блок 8 вычисления угла между векторами напряжения и тока статора, Силовые выходы П 2 подключены через. датчик 6 тока к обмоткам асинхронного электродвигателя

1. Вход 4 для управления напряжением

П 2 соединен с выходом задатчика 7 и через нелинейный блок 11, реализующий зависимость частота тока статора — угол между векторами напряжения и тока статора, с -первым входом узла

9 сравнения. Опорные выходы П 2 соединены с опорными входами блока 8.

Информационный вход блока 8 подклю- . чен к выходу датчика 6, а выход бло ка 8 — к второму входу узла 9. Выход последнего через регулятор 10 связан с входом 3 для управления напряжением П 2. В устройстве за счет введения блока 11 обеспечивается стабилизация угла между векторами

1275731 тока и напряжения при изменении момента нагрузки. Это, в свою очередь, приводит к стабилизации геличины абсолютного скольжения, т.е, к автоматическому поддержанию постоянной ско

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемом электроприводе с асинхронным электродвигателем различного назначения.

Цель изобретения — повышение точности регулирования скорости за счет обеспечения жесткости механических характеристик электропривада, На чертеже представлена функциональная схема устройства для управления асинхронным электродвигателем, Устройство для управления асинхронным электродвигателем 1 содержит преобразователь. 2 частоты с двумя независимыми входами 3 и 4 для управления напряжением и час готой . соответственно, выходом 5 для опорных сигналов и силовым выходом, подключенным через датчик 6 тока к обмотке статора асинхронного электродвигателя 1 задатчик 7 - .";àтоты тока статора, поцключ:нный к входу 4 для управления частотой преобразователя частоты, и блок 8 вычисления угла между векторами напряжения и тока статора„ соединенный информационными входами с выходами датчика 6 тока, опорным входом — с. выходом 5 для опорных сигналов преобразователя 2 частоты, а выходом — с r.ервым входом узла 9 сравнения, подключенного через регулятор 10 к входу 3 для управления напряжением преобразователя

2 частоты, В устройство введен нелинейный блок 11 реализации зависимости частота тока статора — угол между векторами напряжения и тока статора, подключенный входом к выходу задатчика 7 частоты тока статора, а выходом — к второму входу узла 9 сравнения. рости вращения асинхронного двигателя, Устройство обеспечивает получение механических характеристик, идентичных характеристикам при регулировании с постоянным скольжением, 1 ил, В состав преобразователя 2 частоты входит силовая часть 12, выполненная по схеме автономного инвертора напряжения (АИН) с ШИтт или по схеме непосредственного преобразования, блок 13 прямого преобразования координат 13 и генератор 14 синусоидальных сигналов, вход которого образует вход 4 для управления частотой преобразователя 2 частоты. Выход генератора 14 синусоидальных .сигналов подключен к опорному входу блока

13 прямого преобразования координат и одновременно образует выход 5 для опорных сигналов преобразователя 2 частоты. Выходы блока 13 прямого преобразования координат соединены с соответствующими управляющими входами силовой части 12.

Задагчик 7 частоты тока статора содержит потенциометр 15 и задатчик

16 интенсивности. Блок 8 вычисления угла между векторами напряжения и тока статора содержит блок 17 обрат25 ного преобразования координат и подключенный к его выходам блок 18 деления.

Устройство работает следующим образом, ЗО

Сигнал заданной скорости вращения, снимаемый с потенциометра 15, через задатчик 16 интенсивности управляет работой генератора 14 синусоидальных сигналов. На выходе указанного

35, генератора формируются сигналы синуса и косинуса единичной амплитуды частотой, пропорциональной выходному сигналу задатчика 16 интенсивности. Эти сигналы поступают на опорные входы блоков 13 прямого и 17 обратного преобразования координат, На другой вход б.чока 17 обратного преобразования координат поступают сигналы фазных токов с датчика 6

1275731

kP +nag +m

cosg35

40 тока. В блоке 17 обратного преобразования координат происходит последовательное преобразование сигналов фазных токов из трехфазной АВС в двухфазную К Р систему координат и 5 далее в систему вращающихся координат x) ось х которой направлена" по вектору напряжения статора.

На выходе блока 17 формируются сигналы реактивной i и активной составляющих тока статора. Эти сигналы поступают на вход. делителя и делимого блока 18 деления, на выходе которого выделяется сигнал, пропорциональный тангенсу угла между 5 векторами напряжения и тока статора асинхронного электродвигателя 1.

Этот сигнал сравнивается с заданным с помощью узла 9 сравнения.

Результат рассогласования воздей- 20 ствует через регулятор 10 на вход 3 для управления напряжением преобразователя частоты . Задание на узел

9 сравнения поступает с выхода нелинейного блока 11, подключенного входом к выходу задатчика 16 интенсивности. Реализуемая в блоке 11 зависимость основана на следующем. Из

Т-образной схемы замещения асинхронного электродвигателя имеем выраже- 30 ние для коэффициента мощности где К вЂ” относительная частота статора; абсолютное скольжение; а, b, с, d, е, k, m, n — коэффициенты, определяемые конструктивными данными электродвигателя.

Анализ приведенного выражения показывает, что при постоянной частоте подводимого к электродвигателю напряжения величина коэффициента мощности однозначно определяет абсолютное скольжение. Для того, чтобы обеспечить регулирование с постоянным абсолютным скольжением и при изменении частоты, необходимо регулировать

50 величину заданного коэффициента мощности в функции относительной частоты статора в соответствии с указанным выражением, приняв в нем

const. 55

Уменьшение момента нагрузки на валу электродвигателя приводит к уменьшению активной i и увеличению реактивной i составляющих тока и, следовательно, к возрастанию. отношения i /i„=tgq. Поскольку обратная связь по tgy выполнена отрицательной, величина напряжения, подводимого к электродвигателю, будет уменьшаться до тех пор, пока величина tpy не будет равна заданной. Таким образом осуществляется стабилизация угла между векторами напряжения и тока электродвигателя.

Стабилизация угла между током и напряжением при изменении момента нагрузки приводит к стабилизации величины абсолютного скольжения, и, следовательно, автоматически поддерживается постоянной скорость вращения электродвигателя при заданной частоте. В устройстве обеспечиваются механические характеристики электропривода, идентичные характеристи:кам при регулировании с постоянным скольжением.

Таким образом, введение в предлагаемое устройство нелинейного блока, реализующего зависимость частота тока статора — угол между векторами напряжения и тока статора обеспечивает в сравнении с известным увеличение точности регулирования скорости за счет обеспечения жесткости механических характеристик.

Формула изобретения

Устройство для управления асинхронным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты с двумя независимыми входами для управления напряжением и частотой, выходом для опорных сигналов и силовым выходом, подключенным через датчик тока к обмотке статора асинхронного электродвигателя, задатчик частоты тока статора, подключенный к входу для управления частотой преобразователя частоты, и блок вычисления угла между векторами напряжения и тока статора, соединенный информационными входами с выходами датчика тока, опорным входом — с выходом для опорных сигналов преобразователя частоты, а выходом — с первым входом узла сравнения, подключенного через регулятор к входу для управления напряжением преобразователя частоты, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

5 127573 4 повышения точности регулирования ско- угол между векторами напряжений и рости за счет обеспечения жесткости тока статора, подключенный входом к механических характеристик, в него выходу задатчика частоты тока ставведен нелинейный блок реализации тора, а выходом — к второму входу зависимости частота тока статора — узла сравнения.

Составитель А.Жилин

Редактор В.Петраш Техред Л..Олейник Корректор И.Самборская

Заказ 6579/55 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4