Пристрій керування асинхронним вентильним двигуном

Пристрій керування асинхронним вентильним двигуном, що містить трифазну живильну мережу, трифазний мережний вимикач, перші клеми якого з'єднані з відповідними фазами трифазної живильної мережі, асинхронний вентильний двигун, датчик швидкості обертання ротора, що з'єднаний з ротором асинхронного вентильного двигуна, задатчик швидкості обертання, блок керування, до третього і четвертого входів якого підключені виходи відповідно датчика швидкості обертання і задатчика швидкості обертання, згладжувальний дросель, перший керований випрямляч, до третіх входів якого підключені другі виходи блока керування, трифазний трансформатор, до вторинних обмоток якого підключені виходи першого керованого випрямляча, первинні обмотки трифазного трансформатора з'єднані з другими клемами трифазного мережного вимикача, який відрізняється тим, що у нього введені шина «Пуск», датчик струму ротора, датчик напруги ротора, датчик на пруги живильної мережі, датчик амплітуди струму першого керованого випрямляча і другий керований випрямляч, виходи датчика амплітуди струму першого керованого випрямляча з'єднані із сьомими входами блока керування, до перших, других і п'ятих входів якого підключені відповідно виходи датчика струму ротора, виходи датчика напруги ротора і виходи датчика напруги живильної мережі, входи якого з'єднані з другими клемами трифазного мережного вимикача і з виводами відповідних обмоток статора асинхронного вентильного двигуна, виводи обмоток ротора якого підключені до входів датчика напруги ротора і до перших входів другого керованого випрямляча, у ланцюги підключення обмоток ротора асинхронного двигуна до перших входів другого керованого випрямляча включені фази датчика струму ротора, перші виходи блока керування підключені до других входів другого керованого випрямляча, перший вихід якого через згладжувальний дросель з'єднаний з першим входом першого керованого випрямляча, до другого входу якого підключений другий вихід другого керованого випрямляча, у ланцюги підключення вторинних обмоток трифазного трансформатора до виходів першого керованого випрямляча включений датчик амплітуди струму першого керованого випрямляча, до шостого входу блока керування підключена шина «Пуск». О CM (0 О Передбачувана корисна модель відноситься до електротехніки, а саме, до пристроїв керування асинхронними вентильними двигунами і може бути використана, зокрема, для керування двигунами підйомно-транспортних засобів. Відомий вентильний електродвигун [1], статорні обмотки якого з'єднані зіркою, що містить трифазну живильну мережу, перший і другий датчики струму обмоток статора, керований трифазний мостовий випрямляч, виходи якого з'єднані з входами першої і другий статорних обмоток, у ланцюги підключення статорних обмоток до виходів керованого трифазного мостового випрямляча включені ВІДПОВІДНО перший і другий датчики струму обмоток статора, вхід третьої статорної обмотки підключений до нульового точки трифазної живильної мережі, фази якої з'єднані з входами живлення керованого трифазного мостового випрямляча, задатчик струмів фаз статора, перший блок керування, до першого входу якого підключений вихід задатчика струмів фаз статора, виходи першого і другого датчиків струму обмоток статора з'єднані відповідно з третім і четвертим входами першого блоку керування, виходи якого підключені до входів керування керованого трифазного мостового випрямляча, трифазний датчик струму ротора, перетворювач частоти, до виходів якого підключені виводи обмоток ротора, до входів живлення перетворювача частоти підключена трифазна живильна мережа, у ланцюги підключення якої до входів живлення перетворювача частоти включений трифазний датчик струму ротора, датчик положення ротора, що з'єднаний з ротором, датчик швидкості обертання, що також 10620 нані між собою і з другим виводом постійної з'єднаний з ротором, задатчик швидкості обертаннапруги некерованого трифазного випрямляча, ня, другий блок керування, до входів якого з перперші виводи первинних обмоток трифазного шого по четвертий підключені відповідно виходи трансформатора з'єднані між собою, а другі вивотрифазного датчика струму ротора, задатчика ди первинних обмоток трифазного трансформатошвидкості обертання, датчика положення ротора і ра підключені до відповідних клем другого трифадатчика швидкості обертання, перший вихід другозного мережного вимикача. го блоку керування з'єднаний із другим входом першого блоку керування, а другі виходи з'єднані з Даний пристрій так само, як і пристрій керукеруючими входами перетворювача частоти. вання асинхронним вентильним двигуном, що заявляється, містить трифазну живильну мережу, Даний вентильний двигун так само, як і притрифазний мережний вимикач, датчик швидкості стрій керування асинхронним вентильним двигуобертання ротора, задатчик швидкості обертання, ном, що заявляється, містить керований трифазблок керування, згладжувальний дросель, керований мостовий випрямляч, трифазний датчик ний випрямляч, трифазний трансформатор. Одструму ротора, датчик швидкості обертання, що нак, відсутність датчика струму ротора, датчика з'єднаний з ротором, задатчик швидкості обертаннапруги ротора, другого керованого випрямпяча, ня, блок керування. Однак, відсутність датчика датчика амплітуди струму першого керованого напруги ротора, датчика амплітуди струму першовипрямляча і датчика напруги живильної мережі, і го керованого випрямляча, датчика напруги живизв'язків введених елементів між собою і з іншими льної мережі, згладжувального дроселя, і трифазелементами ускладнює відомий пристрій і погірного трансформатора погіршує масогабаритні і шує техніко-економічні показники відомого притехніко-економічні показники відомого пристрою. строю. Найбільш близьким по технічній сутності до пристрою, що заявляється, є пристрій керування В основу передбачуваної' корисної моделі поасинхронним вентильним двигуном [2], що містить ставлена задача удосконалення пристрою керуперші і другий трифазні мережні вимикачі, перші вання асинхронним вентильним двигуном шляхом клеїли кожного з яких з'єднані з відповідними фауведення нових елементів І зв'язків у пристрій, що зами трифазної живильної мережі, перший і друдозволяє спростити пристрій і підвищити його техгий трифазні контактори, відповідні перші клеми ніко-економічні показники, зокрема, підвищити накожного з яких з'єднані між собою і з відповідними дійність і ефективність керування, а також розшидругими клемами першого трифазного мережного рити функціональні можливості пристрою за вимикача, третій двохфазний контактор, асинхрахунок реверсування швидкості асинхронного ронний вентильний двигун, вхідні виводи статордвигуна. них обмоток якого підключені до відповідних друПоставлена задача вирішується тим, що у вігих клем першого і другого трифазних контакторів, домий пристрій керування асинхронним вентильдві з яких з'єднані також з першими клемами треним двигуном, що містить трифазну живильну метього двохфазного контактора, випрямляч динамірежу, трифазний мережний вимикач, перші клеми чного гальмування, виводи постійної напруги якого якого з'єднані з відповідними фазами трифазної підключені до других клем третього двохфазного живильної мережі, асинхронний вентильний двиконтактора, а виводи перемінної напруги з'єднані з гун, датчик швидкості обертання ротора, що з'єдвиходами мережі перемінного струму, некеровананий з ротором асинхронного вентильного двигуний трифазний випрямляч, до відповідних виводів на, задатчик швидкості обертання, блок перемінної напруги якого підключені відповідні керування, до третього і четвертого входів якого виводи роторних обмоток асинхронного двигуна, підключені виходи відповідно датчика швидкості автоматичний вимикач, перший вивід якого з'єднаобертання і задатчика швидкості обертання, згланий з першим виводом постійної напруги некероджувальний дросель, перший керований випрямваного трифазного випрямляча, згладжувальний ляч, до третіх входів якого підключені другі виходи дросель, перший вивід якого підключений до друблоку керування, трифазний трансформатор, до гого виводу автоматичного вимикача, настановний вторинних обмоток якого підключені виходи перрезистор, перший і другий виводи якого з'єднані з шого керованого випрямляча, первинні обмотки полюсами джерела постійної напруги, шунт, блок трифазного трансформатора з'єднані з другими керування, перший вхід якого з'єднаний з ротором клемами трифазного мережного вимикача, відпоасинхронного двигуна, а другий з'єднаний із друвідно до корисної моделі введені шина «Пуск», гим виводом настановного резистора, з другим датчик струму ротора, датчик напруги ротора, датвиводом згладжувального дроселя, І з першим чик напруги живильної мережі, датчик амплітуди виводом шунта, задатчик швидкості обертання, струму першого керованого випрямляча і другий датчик швидкості обертання, вихід якого підключекерований випрямляч, виходи датчика амплітуди ний до п'ятого входу блоку керування, до четверструму першого керованого випрямляча з'єднані із того входу якого підключений вихід задатчика сьомими входами блоку керування, до перших, швидкості обертання, керований трифазний видругих і п'ятих входів якого підключені відповідно прямляч, силовий вхід якого з'єднаний із третім виходи датчика струму ротора, виходи датчика входом блоку керування і з другим виводом шунта, напруги ротора і виходи датчика напруги живильа керуючі - з виходами блоку керування, трифазної мережі, входи якого з'єднані з другими клеманий трансформатор, до перших виводів вторинних ми трифазного мережного вимикача і з виводами обмоток якого підключені відповідні виходи керовідповідних обмоток статора асинхронного вентиваного трифазного випрямляча, другі виводи втольного двигуна, виводи обмоток ротора якого підринних обмоток трифазного трансформатора з'єдключені до входів датчика напруги ротора І до пе 10620 напруги ротора, у ланцюги підключення обмоток рших входів другого керованого випрямляча, у ротора 4 до перших входів другого керованого ланцюги підключення обмоток ротора асинхронновипрямляча 11 включені фази датчика 5 струму го двигуна до перших входів другого керованого ротора, згладжувальнии дросель 12, перший кевипрямляча включені фази датчика струму роторований випрямляч 13, до третіх входів якого підра, перші виходи блоку керування підключені до ключені другі виходи блоку керування 10, перші других входів другого керованого випрямляча, виходи якого з'єднані з другими входами другого перший вихід якого через згладжувальнии дрокерованого випрямляча 11, перший вихід якого сель, з'єднаний з першим входом першого керовапідключений через згладжувальнии дросель 12, до ного випрямляча, до другого входу якого підклюпершого входу першого керованого випрямляча чений другий вихід другого керованого 13, до другого входу якого підключений другий випрямляча, у ланцюги підключення вторинних вихід другого керованого випрямляча 11, датчик обмоток трифазного трансформатора до виходів 14 амплітуди струму першого керованого випрямпершого керованого випрямляча включений датляча 13, трифазний трансформатор 15, виводи чик амплітуди струму першого керованого випрявторинних обмоток якого підключені до виходів мляча, до шостого входу блоку керування підклюпершого керованого випрямляча 13, у ланцюги чена шина «Пуск». підключення вторинних обмоток трифазного Введення в пристрій керування асинхронним трансформатора 15 до виходів першого керовановентильним двигуном датчика струму ротора, датго випрямляча 13 включений датчик 14 амплітуди чика напруги ротора, другого керованого випрямструму, виходи якого підключені до сьомих входів ляча, датчика амплітуди струму першого кероваблоку керування 10, до шостого входу якого підного випрямляча, датчика напруги живильної ключена шина 16 «Пуск», виводи первинних обмомережі і зв'язків введених елементів між собою і з ток трифазного трансформатора 15 з'єднані з відіншими елементами пристрою дозволяє виключиповідними другими клемами трифазного ти двофазний контактор, випрямляч динамічного мережного вимикача 2, з відповідними виводами гальмування, мережу перемінного струму, що жистаторних обмоток асинхронного вентильного двивить випрямляч динамічного гальмування, некерогуна 3 і з відповідними входами датчика 9 напруги ваний випрямляч і спростити блок керування за живильної' мережі. рахунок вилучення елементів, що керували вилученими елементами пристрою, при цьому підвищується надійність керування і його ефективність за рахунок збільшення швидкодії пристрою, тому що відпала необхідність переключення контактора відомого пристрою при гальмуванні, за рахунок зменшення втрат електроенергії, зниження теплових навантажень двигуна, що виникають у відомому пристрої при гальмуванні І за рахунок розширення функціональних можливостей, тому що пристрій, що заявляється, може реверсувати швидкість асинхронного двигуна. На кресленнях приведені: Фіг.1 - схема пропонованого пристрою керування асинхронним вентильним двигуном; Фіг.2 - електрична схема другого і першого керованих випрямлячів і їхнє з'єднання між собою, як приклад виконання; Фіг.З - спрощена схема алгоритму роботи блоку керування пристрою керування асинхронним вентильним двигуном. Пристрій керування асинхронним вентильним двигуном - Фіг.1 містить трифазну живильну мережу 1, трифазний мережний вимикач 2, перші клеми якого з'єднані з відповідними фазами трифазної живильної' мережі 1, асинхронний вентильний двигун 3 з ротором 4, датчик 5 струму ротора, датчик 6 напруги ротора, датчик 7 швидкості обертання ротора, що зв'язаний з ротором 4 асинхронного вентильного двигуна 3, задатчик 8 швидкості обертання ротора, датчик 9 напруги живильної" мережі, блок керування 10, до перших, других, третього, четвертого і п'ятих входів якого підключені виходи відповідно датчика 5 струму ротора, датчика 6 напруги ротора, датчика 7 швидкості обертання, задатчика швидкості обертання 8 і датчика 9 напруги живильної мережі, другий керований випрямляч 11, перші входи якого з'єднані з виводами обмоток ротора 4 і з входами датчика 6 Другий 11 керований випрямляч - Фіг.2 містить першу групу тиристорів 17-1, 17-2, 17-3, катоди яких з'єднані між собою і з першим виходом другого 11 керованого випрямляча, другу групу тиристорів 18-1, 18-2, 18-3, аноди яких з'єднані між собою І з другим виходом другого 11 керованого випрямляча, перші входи другого 11 керованого випрямляча, перший з яких підключений до анода тиристора 17-1 і до катода тиристора 18-1, другий з яких підключений до анода тиристора 17-2 і до катода тиристора 18-2, третій з яких підключений до анода тиристора 17-3 і до катода тиристора 183, виводи, що керують, тиристорів 17-1, 17-2, 17-3, 18-1, 18-2, 18-3 з'єднані кожний з відповідним входом із других входів другого 11 керованого випрямляча. Перший 13 керований випрямляч - Фіг.2 містить першу групу тиристорів 19-1, 19-2, 19-3, аноди яких з'єднані між собою і з першим входом першого 13 керованого випрямляча, другу групу тиристорів 20-1, 20-2, 20-3, катоди яких з'єднані між собою і з другим входом першого 13 керованого випрямляча, виходи першого 13 керованого випрямляча, перший з яких підключений до катода тиристора 19-1 і до анода тиристора 20-1, другий з яких підключений до катода тиристора 19-2 і до анода тиристора 20-2, третій з яких підключений до катода тиристора 19-3 і до анода тиристора 203, виводи, що керують, тиристорів 19-1, 19-2, 19-3, 20-1, 20-2, 20-3 з'єднані кожний з відповідним входом із третіх входів першого 13 керованого випрямляча. Блок керування 10 являє собою мікропроцесорний пристрій керування, у пам'ять якого введені програми керування роботою асинхронного вентильного двигуна. Пристрій керування асинхронним вентильним двигуном працює в такий спосіб. 8 10620 різниці модуля сигналу - | V p ] і сигналу від датчиПеред включенням пристрою на вхід блоку керування 10 за допомогою задатчика швидкості 8 ка 14 амплітуди струму - 1 . подають сигнал, пропорційний величині швидкості, При досягненні двигуном заданої швидкості на якій повинний працювати асинхронний вентиобертання величина сигналу - Vp установлюється льний двигун 3 і, замикаючи трифазний мережний на визначеним рівні, що залежить від навантажувимикач 2, підключають обмотки статора до жививального моменту двигуна. У випадку, якщо при льної мережі. Включення пристрою керування досягненні двигуном заданої швидкості, відбудетьасинхронним вентильним двигуном роблять подася перерегулювання і швидкість двигуна перевичею на шину 16 сигналу «Пуск». Після цього блок щить задане значення (тобто величина сигналу від керування 10 по сигналах, що надходять від зададатчика швидкості 7 стане більше величини сигтчика швидкості 8, датчика 7 швидкості обертання, налу від задатчика 8), то пристрій переведе двигун датчика 5 струму ротора і датчика 6 напруги ротоу гальмовий режим - блок керування 10 почне вира починає виробляти імпульси, що подаються на давати на керуючі виводи тиристорів 17-1, 17-2, виводи керування тиристорів 17-1, 17-2, 17-3, 18-1, 17-3, 18-1, 18-2, 18-3 керованого випрямляча 11 18-2, 18-3 другого 11 керованого випрямляча, а по Імпульси з кутом керування 130-150 градусів. Це сигналах, що надходить від задатчика швидкості 8, положення буде зберігатися доти, поки швидкість датчика 7 швидкості обертання, датчика 14 амплідвигуна не установиться рівної заданому значентуди струму в ланцюзі першого 13 керованого виню. прямляча і датчика 9 напруги живильної мережі Для гальмування двигуна за допомогою задапочинає виробляти імпульси, подавані на виводи тчика 8 установлюється необхідна величина керування тиристорів 19-1, 19-2, 19-3, 20-1, 20-2, швидкості, менша фактичної швидкості. Так як 20-3 першого 13 керованого випрямляча. сигнал від датчика швидкості 7 (фактична швидкість двигуна), у цьому випадку, більше сигналу від Блок керування 10 по величинах сигналів від задатчика 8, блок керування 10 починає видавати датчика 5 струму ротора і датчика 6 напруги ротона керуючі виводи тиристорів 17-1, 17-2, 17-3, 18ра визначає положення вектора ЭДС ротора, по 1, 18-2, 18-3 керованого випрямляча 11 імпульси з величинах сигналів від задатчика швидкості 8 кутом керування 130-150 градусів. При досягненні V3afl і датчика швидкості 7 - Уфакг визначає їхню двигуном заданої швидкості сигнал - Vp установрізницю \£Узад-\/фаіст, по якій обчислює величилюється на визначеним рівні, що залежить від нану сигналу, що використовується для регулювання вантажувального моменту двигуна. Якщо задана швидкості - Vp, наприклад, по пропорційношвидкість була встановлена рівної «0», то двигун інтегральному законі по формулі зупиняється. Можливе обертання двигуна в проVp = k-, • AV + Jk 2 - AVdt, де ki і k2 - установлені котилежному напрямку. Для цього встановлюють за ефіцієнти пропорційності. Далі блок керування 10 допомогою задатчика 8 величину заданої швидковизначає знак сигналу - Vp і, якщо він позитивний, сті зі знаком протилежним тому, що був раніше. то блок керування 10 видає на керуючі виводи Далі процес керування виведенням двигуна на тиристорів 17-1, 17-2, 17-3, 18-1, 18-2, 18-3 керозадану швидкість аналогічний описаному вище. ваного випрямляча 11 імпульси з кутом керування, При роботі двигуна як привід піднімальної устаноякий не перевищує трьох градусів стосовно фаз вки моменти завдання режимів роботи визначавектора ЭДС, тобто задає руховий режим (режим ються або пристроями автоматики, або по команді збільшення швидкості). Якщо він негативний, то оператора, що керує піднімальною установкою. блок керування 10 видає на керуючі виводи тирисУ тому випадку, якщо швидкість двигуна блиторів 17-1, 17-2, 17-3, 18-1, 18-2, 18-3 керованого зька до граничного (синхронної), то величина сигвипрямляча 11 імпульси з кутом керування 130налу від датчика 6 напруги ротора близька до ну150 градусів, тобто задає гальмовий режим (рельової величини, тому, якщо задана швидкість жим зменшення швидкості). близька до граничного, то, коли величина сигналу Крім того, блок керування 10 обчислює різнивід датчика 6 напруги ротора стане менше, ніж цю І модуля сигналу - | Vp ] і сигналу від датчика 0,05 номінальної величини сигналу від цього дат14 амплітуди струму - І, тобто Ь | Vp | -І і визначика, блок керування 10 видає на входи керування чає величину сигналу, що використовується для тиристорів 17-1, 17-2, 17-3, 18-1, 18-2, 18-3 другого регулювання струму - І р у ланцюзі підключення керованого випрямляча 11 постійний сигнал, тобто першого керованого випрямляча 13 до живильної відкриває них по входу керування, підтримуючи мережі, наприклад по пропорційно-інтегральному задану швидкість. Це передбачено для того, щоб не погіршилася якість керування двигуном при закону по формулі І р =к 3 -|д^ + | к 4 - ДІ dt. По венаближенні швидкості двигуна до граничного (синличині сигналу - Ір і величині сигналу від датчика 9 хронному) значенню. напруги живильної мережі блок керування 10 фо1. А.с. СРСР №1267545, кл. Н02К29/00, Бюл. рмує імпульси, що надходять на входи керування №40 1986. тиристорів 19-1, 19-2, 19-3, 20-1, 20-2, 20-3 першо2. Г.Б.Онищенко Асинхронний вентильний каго керованого випрямляча 13 з кутом керування 0скад. «Енергія», М.,1967, с 119 І 23, мал. 62. 150 градусів, при цьому величина кута керування формується такий, щоб зменшити величину - І 10 10620 Ihw ФІ. 1 Фіг. 2 від датчиков ) шд Ї&ЩЇТЧИКІІ g I Визначення наложения фач вектора ЕДС в и датчика 7 • н и " '((рип чсння положення | v , » K t i V * J KjAVds 1 1 At + Формування шпулы:1К дяк кср>вания я'іем 1 ] і кутам L * ДІ J -3 Т L Г для керування формуванням імпульсів випрямлячем П На керуючі »ходк випрямляча ІЗ Нв керуючі вко.ад випрямляча П Фїг. З Комп'ютерна верстка А Крижанівський Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601