Устрій до управління частотно-регульованим електроприводом

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорном преобразователе частоты с автономным инвертором тока в составе ча стотно-регулируемого электропривода Целью изобретения является улучшение характеристик путем обеспечения возможности управления при реверсе частоты вращения Для этого в устройство введены узел 15 определения режима работы и блок 16 переключений Формирователь 11 логических сигналов заданного тока снабжен в канале каждой фазы управляемым ключом Узел 15 подключен к выходам блока 6 задания частоты вращения и регулятора 8 скорости, з блок 16 подключен к входу регулятора 14 частоты При этом обеспечивается возможность коррекции сигналов, поступающих в канал частоты пои изменении режима работы, благодаря чему двигатель работает с изменением направления вращения и знака момента на валу при сохранении постоянства фазового уїла между векторами тока статора и потокосцепления ротора 4 ил ГО сл Фиг1 К асинхронному 1672547 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорном преобразователе частоты с автономным инвертором гока в составе частотно-регулируемого электропривода. 5 Цель изобретения - улучшение характеристик путем обеспечения возможности управлений при реверсе частоты вращения. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления час- 10 тотно-регулируемым электроприводом; на фиг. 2 - принципиальные схемы ряда узлов; на фиг. 3 и 4 - изображения векторов тока и потокосцеплений при различных режимах работы. 15 Устройство для управления частотнорегулируемым электроприводом содержит преобразователь 1 частоты (фиг.1) на основе автономного инвертора тока с управляющими входами 2 и 3 тока и частоты 20 соответственно. К выходу указанного преобразователя 1 подключены датчики 4 и 5 фазных токов и напряжений соответственно. Устройство содержит, кроме того, последовательно соединенные блок 6 задания 25 частоты вращения, элемент 7 сравнения, регулятор 8 скорости и блок 9 управления током, выход которого соединен с управляющим входом 2 тока преобразователя 1 частоты, формирователь 10 сигналов пото- 30 косцеплений, входы которого соединены с выходами датчиков 4 и 5 фазных токов и напряжений, а выход - с первым входом формирователя 11 логических сигналов заданного тока, формирователь Т2 логических 35 сигналов фактического тока, подключенный входами к выходам датчика 4 фазных токов, узел 13 логического срзвнения, подключенный входами к выходам формирователей 11 и 12, регулятор 14 частоты с двумя корректирующими входами и одним управляю- 40 щим входом, соединенным с выходом блока 6 задания частоты вращения, выход регулятора 14 частоти подключен к управляющему входу 3 частоты преобразователя 1 и к 45 другому входу элемента 7 сравнения. повірь и t/t потокосцеплений отстающей и опережающей фаз, образуют первый вход формирователя 11. Вторые выводы резисторов 19 и 20 соединены с входом компаратора 17, подключенного выходом к входу инвертирующего элемента 18. Формирователь 11 снабжен в канале каждой фазы управляемым ключом 23, управляющий вход которого образует дополнительный вход формирователя 11, а коммутирующие выводы подключены соответственно к объединенным вторым выводам резисторов 21 и 22 и к входу компаратора 17. Узел 15 определения режима работы выполнен с компараторами 24 и 25, входы которых образуют входы указанного узла, подключенные соответственно к выходу блока 6 задания скорости и выходу регулятора 8 скорости, инвертирующими элементами 26 и 27, вход каждого из которыхподключен к выходу соответствующего компаратора 24 и 25 и к соответствующему входузлемента2И-НЕ28. Выходы инвертирующих элементов 26 и 27 подключены к входам элемента 2И-НЕ 29. Выходы элементов 28 и 29 объединены и образуют первый выход узла 15, второй и третий выходы которого образованы входом и выходом инвертирующего элемента 26. Блок 16 переключений выполнен с„э лементами 2И-НЕ 30-35 и управляемыми ключами 36 и 37, коммутирующие выводы которых шунтируют соответственно элементы 30 и 31, зходы которых образуют соответственно первый и второй входы блока 16 переключений. Выход элемента 30 соединен с первым входом элемента 32 и вторым входом элемента 33. Выход элемента 31 соединен с первым входом элемента 34 и вторым входом элемента 35. Второй вход элемента 32 и первый вход элемента 35 образуют третий вход блока 16 переключений Первый вход элемента 33 и второй вход элемента 34 образуют четвертый вход Олока 16 переключений. Объединенные между собой попарно В устройство для управления частотновыходы элементов 32 и 34 и элементов 33 регулируемым электроприводом введены и 35 образуют соответственно первый и узел 15 определения режима работы и блок 18 переключений. 50 второй выходы блока 16 переключений, Формирователь 11 логических сигналов подключенные к соответствующим коррекзаданного тока (фиг.2) выполнен в канале тирующим входам регулятора 14 частоты. каждой фазы с компаратором 17, инвертиУправляющие выводы ключей 36 и 37, рующим элементом 18 и резисторами 19вторые входы элементов 30 и 31 и дополки22. Причем первые выводы второго 20 и 55 тельный вход формирователя 11 обьединетретьего 21 резисторов, предназначенны между собой и подключены к первому ные для подачи сигнала ^ погокосцепвыходу узлу 15 определения режима раболения данной фазы, и первые выводы ты, второй У\ третий выходы которого подпервого и четвертого резисторов 19 и ключены соответственно к третьему и 22, предназначенные дня подачи сигначетвертому входу блока 16 переключений. 1672547 соединенного первом и вторым входами с выходами узла 13 логического сравнения. Регулятор 14 выполнен на основе операционного усилителя 38, в цели обратной связи включены параллельно соединенные 5 резистор 39 и управляемый ключ 40, а во входной цепи включены параллельно соединенные резистор 41 и цепь, составленная из резистора 42 и ключа 43. На фиг. 3 и 4, на которых приведены 10 векторы потокосцеплений ротора и основной гармоники тока статора в различных режимах работы приводного электродвигателя, индекс 1 соответствует двигательному режиму работы привода при вращении 15 вперед, индекс 2 - генераторному режиму работы - вперед, индекс 3 - двигательный назад, а индекс 4 - генераторный - назад. Устройство для управления частотнорегулируемым электроприводом работает 20 следующим образом. Выходной сигнал блока 6 задания скорости сравнивается в элементе 17 сравнения с выходным сигналом регулятора 14 частоты. Сигнал ошибки поступает на вход 25 регулятора 8 скорости, на выходе которого выделяется сигнал момента на валу двигателя, преобразуемый блоком 9 управления током в сигнал задания амплитуды тока преобразоватэля 1 частоты 30 Выходной сигнал блока 6 задания скорости поступает также на первый ' вход регулятора 14 частоты, где с помощью корректирующих сигналов с двухканального выхода блока 16 он преобразуется в сиг- 35 нал выходной частоты преобразователя 1 частоты. Наличие корректирующих сигналов, преобразующих сигнал задания выходной частоты, определяется фазовым рассогла- 40 сованием заданного и фактического положения вектора тока статора асинхронного двигателя относительно потокосцепления і ротора. Причем при отставании фактического положения вектора тока от заданно- 45 го появляется корректирующий сигнал, увеличивающий выходную частоту преобразователя частоты, а в случае опережения уменьшает выходную частоту. Таким образом, в процессе регулирова- 50 ния обеспечивается постоянство фазового угла вектора тока статора относительно потокосцепления ротора. Для образования корректирующих сшналов требуется формирование заданий 55 фазы тока, а также изменение фазы вектора фактического тока с последующим выделением фазовой ошибки между указанными сигналами в узле 13 логического сравнения. Формирование задания фазы тока произво б дится в узле 11, а измерение фазы вектора фактического тока - в узле 12. Для обеспечения работы в любом из 4-х возможных режимов, двигательн ли при вращении вперед (Д-ВП): двигательный назад СД-НЗ), генераторный - вперед (ГВП) и генераторный - назад (Г-НЗ) - необходимо соответствующим образом изменить формирование задания фазы тока в блоке 11, а также суть воздействия на регулятор 14 частоты корректирующих сигналов, сформированных в узле 13 логического сравнения Соответствующее воздействие осуществляется при наличии сигнала одного из четырех возможных режимов, формирование которых происходит в узле 16 из логических сигналов "'Вперед", "Назад", "Двигательный" и "Генераторный". В свою очередь, первые два из указанных сигналов формируются на компараторе 24 в узле '15 по знаку сигнала на выходе блока 6 задания скорости. Сигналы "Д" и "Г" формируются на компараторе 25 по знаку сигнала на выходе регулятора 8 скорости, отражающего характер нагрузки на валу приводного двигателя. При формировании воздействия на корректирующие сигналы используется факт сущестаования физической симметрии рэзличных режимов, графическое представление которой приведено на фиг. 3 и фиг. 4. Из диаграммы следует, что в режиме "Д-НЗ", а также в режиме Т-ВП" фазы сигналов фактического и заданного токов отличаются на ./град. В этих режимах корректирующие сигналы, сформированные в узле 13 логического сравнения, инвертируются, проходя через элементы 30 и 31, находящиеся в блоке 16 переключений, что обеспечивает требуемую инверсию фазы. Кроме гого, при изменении направления вращения должна измениться суть воздействия уже сформированных корректирующих сигналов. Например, при вращении вперед опережение по фазе вектором фактического тока вектора заданного тока требует уменьшения выходной частоты, а при вращении назад-увеличения. Замена местами корректир/ющих сигналов при изменении направления вращения двигателя осуществляется схемой ьа логических элементах 2И-НЕ 32-35, расположенной в блоке 16 переключений. С двухканального выхода блока 16 переключений сигн&ды поступают на управляемые ключи 40 и 43 регулятора 14 частоты. Замыкание первого из них вызывает увеличение выходной частоты, а замыкание второго - уменьшение. Изменению в различных режимах подвергается также логический сигнал задания 1672547 8 фазы тока. Это осуществляется воздействипреобразователя частоты и к другому входу ем сигналов режимов на ключи, располоэлемента сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я женные в канале каждой фазы на входе тем, что, с целью улучшения характерикомпараторов формирователя 11. стик путем обеспечения возможности упВ результате воздействия в различных 5 равления при реверсе частоты вращения, режимах определенным образом на корреквведены узел определения режима работы тирующие сигналы, поступающие в канал и блок переключений, а формирователь лочастоты, и на формирование задания фазы гических сигналов заданного тока снабжен тока, в сравнении с известным устройством в канале каждой фазы управляемым клюможе-, осуществляться работа двигателя с 10 чом, управляющий вход которого образует изменением направления вращения и знака дополнительный вход указанного форми: момента на валу при сохранении принципа рователя, а коммутирующие выводы подподдержания постоянства - фазового угла ключены соответственно к объединенным между векторами тока статора и потокосвторым выводам третьего и четвертого рецепления ротора за счет импульсной кор- 15 зисторов и к входу компаратора, при этом рекции,в канал частоты. узел определения режима работы выполФормула изобретения нен с двумя элементами 2И-НЕ, двумя Устройство для управления частотнокомпараторами,входы которых образуют регулируемым электроприводом, содержавходы названного узла, подключенные сощее преобразователь частоты на основе 20 ответственно к выходу блока задания часавтономного инвертора тока с двумя управтоты вращения и регулятора скорости, ляющими входами тока и частоты, к выходу двумя инвертирующими элементами, вход которого подключены датчики фазных токов каждого из которых подключен к выходу сои напряжений, последовательно соединенответствующего компаратора и соответстные блок задания частоты вращения, эле- 25 вующему входу первого элемента 2И-НЕ, мент сравнения, регулятор скорости и блок выходы указанных инвертирующих элеменуправления током, выход которого соедитов подключены к входам второго элемента нен с управляющим входом тока преобразо2И-НЕ, выходы первого и второго элеменвателя частоты, формирователь сигналов тов 2И-НЕ объединены и образуют первый потокосцеплений, входы которого соедине- 30 выход узла определения режима работы, ны с выходами датчиков фазных напряжевторой и третий выходы которого образований и токов, а выход - с первым входом ны входом и выходом первого инвертируюформирователя логических сигналов заданщего элемента, блок переключений ного тока, выполненного в канале каждой выполнен с шестью элементами 2И-НЕ и фазы с компаратором, инвертирующим эле- 35 двумя управляемыми ключами, коммутирументом и четырьмя резисторами, причем ющие выводы которых шунтируют соответпервые выводы второго и третьего резисто' ственно первый и второй элементы 2И-НЕ, ров, предназначенные для подачи сигнала входы которых образуют соответственно потокосцепления данной фазы, и первые первый и второй входы блока переключевыводы первого и четвертого резисторов, 40 ний, выход первого элемента 2И-НЕ соедипредназначенные для подачи сигналов понен с первым входом третьего и вторым токосцеплений отстающей и опережающей входом четвертого элемента 2И-ЫЕ блока фаз, образуют первый вход упомянутого переключений, выход второго элемента 2Иформирователя, вторые выводы первого и НЕ соединен с первым входом пятого и втовторого резисторов соединены с входом 45 рым входом шестого элементов 2И-НЕ, хомпаратора, подключенного выходом к второй вход третьего и первый вход шестого входу инвертирующего элемента, формироэлементов 2И-НЕ образуют третий вход ватель логических сигналов фактического блока переключений, первый вход четвертотока, подключенный входами к выходам го и второй вход пятого элементов 2И-НЕ датчика фазных токов,узел логического 50 образуют четвертый вход блока переключесравнения, подключенный входами к выхоний, объединенные между собой выходы дам формирователей логических сигналов третьего и пятого элементов2И-ИЕ и объезаданного и фактического токов и выполдиненные между собой выходы четвертого и ненный с двухканальным выходом, регуляшестого элементов 2И-НЕ образуют сооттор частоты с двумя корректирующими 55 ветственно первый и второй выходы блока входами и одним управляющим входом, сопереключений, соединенные с соответстединенным с выходом блока задания частовующими корректирующими входами регуты вращения, а выход регулятора частоты лятора частоты, управляющие выводы подключен к управляющему входу частоты управляемых ключей и вторые входы первого и второго элементов 2И-НЕ в блоке 1672547 переключений и дополнительный вход формирователя логических сигналов заданного тока обьединены между собой и подключены к первому выходу узла определения режима работы, второй и третий выходы 5 10 которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока переключений, соединенного первым и вторым входами с выходами узла логического сравнения * s !.Z 1672547 Редактор А Козориз Составитель А Жилин Техред М Моргентал Корректор А. Осауленко Заказ 2845 Тираж 340 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101