PL163430B1 - Sposób i uklad sterowania czestotliwosciowego napedu elektrycznego PL - Google Patents

Abstract

1 . Sposób sterowania czestotliwosciowego na­- pedu elektrycznego realizujacy zmiany napiecia lub pradu oraz czestotliwosci przemiennika, która ksztal­ tuje sie w legulatorze w zaleznosci od róznicy sygnalu proporcjonalnego do skladowej czynnej strumienia magnetycznego maszyny i sygnalu wyjsciowego z regulatora wielkosci nadrzednej, który ogranicza sie uprzednio sygnalem bedacym suma sygnalów stru­ mienia rzeczywistego i bledu strumienia, znamienny tym ze kontroluje sie wartosc pradu przeksztaltnika: zadanego (Iz) lub rzeczywistego (Im), a po przekro­ czeniu przez kontrolowany prad wartosci progowej równej korzystnie 90% jego ustalonej wartosci ma­ ksymalnej, zmniejsza sie wartosc sygnalu ogranicze­ nia proporcjonalnie do wartosci kontrolowanego pradu przeksztaltnika, korzystnie wartosc sygnalu ograniczenia zmniejsza sie do wartosci równej 50% jego wartosci poczatkowej przy wartosci pradu prze­ ksztaltnika równej jego ustalonej wartosci maksymal­ nej. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ sterowania częstotliwościowego napędu elektrycznego, znajdujący zastosowanie w układach automatyki przemysłowej między innymi w układach automatycznej stabilizacji ciśnienia cieczy lub gazów.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 144010 sposób polega na tym, że realizuje zmiany napięcia lub prądu wyjściowego oraz częstotliwość przemiennika, którą kształtuje się w proporcjonalno -całkującym regulatorze w zależności od różnicy sygnału napięcia zadanego z regulatora częstotliwości i sygnału proporcjonalnego do składowej czynnej strumienia magnetycznego maszyny, bądź sygnału proporcjonalnego do wartości kąta fazowego między strumieniem maszyny a prądem przemiennika. Sygnał wyjściowy z regulatora częstotliwości ogranicza się sygnałem warunkującym powstanie momentu elektromagnetycznego maszyny, którym jest sygnał strumienia rzeczywistego maszyny lub sygnał będący sumą sygnałów strumienia rzeczywistego i błędu strumienia albo sygnał będący sumą sygnałów prądu rzeczywistego i błędu strumienia, bądź sygnał będący sumą sygnału stałego i sygnału błędu strumienia, a także sygnał będący sumą sygnału prądu rzeczywistego i sygnału strumienia rzeczywistego.

163 430

Znany z polskiego opisu patentowego nr 144010 układ zawiera blok obliczania błędu strumienia, którego jedno wejście jest połączone z wyjściem bloku kształtowania strumienia, a drugie jego wejście jest połączone z blokiem pomiaru strumienia rzeczywistego, który również łączy się z jednym z wejść bloku wypracowania ograniczeń sygnału wyjściowego z regulatora częstotliwości. Wyjście bloku obliczania błędu strumienia jest połączone z kolejnym wejściem bloku wypracowania ograniczeń i z wejściem regulatora strumienia, którego wyjście jest połączone z blokiem sterowania przekształtnika. Jedno wejście bloku kształtowania strumienia jest połączone z potencjometrycznym zadajnikiem strumienia, a drugie z wyjściem regulatora strumienia czynnego, które łączy się z blokiem sterowania falownika i z jednym z wejść sumujących regulatora częstotliwości. Wejście ograniczające regulatora częstotliwości jest połączone z wyjściem bloku wypracowania ograniczeń, a drugie wejście sumujące z potencjometrycznym zadajnikiem częstotliwości. Wyjście regulatora częstotliwości jest połączone z jednym z wejść regulatora strumienia czynnego, którego drugie wejście jest połączone z blokiem pomiarowym strumienia czynnego. Kolejne wejścia bloku wypracowania ograniczeń są połączone jedno z blokiem pomiaru prądu rzeczywistego, a drugie z potencjometrycznym zadajnikiem ograniczeń.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 146548 układ zawiera tor sterowania prostownika i tor sterowania falownika. Tor sterowania prostownika zawiera regulator strumienia, którego jedno wejście jest połączone z zadajnikiem strumienia, a drugie wejście z wyjściem bloku pomiarowego strumienia i prądu czynnego silnika w torze sterowania falownika. Wyjście regulatora strumienia jest połączone z jednym z wejść regulatora prądu, którego drugie wejście jest połączone z członem pomiarowym prądu prostownika, włączonym do sieci za prostownikiem. Wyjście regulatora prądu jest połączone poprzez człon wyzwalania prostownika z prostownikiem. Tor sterowania falownikiem zawiera regulator ciśnienia, którego wejście zadające jest połączone z zadajnikiem ciśnienia, wejście pomiarowe z czujnikiem ciśnienia. Pierwsze wejście ograniczające regulatora ciśnienia jest połączone z jednym z wyjść bloku pomiarowego strumienia i prądu czynnego silnika, które również łączy się z wejściem inwertera. Wyjście inwertera jest połączone z drugim wejściem ograniczającym regulatora ciśnienia. Wyjście tego regulatora jest połączone z jednym z wejść regulatora prądu czynnego, którego drugie wejście jest połączone z drugim wyjściem bloku pomiarowego strumienia i prądu czynnego silnika. Wyjście regulatora prądu czynnego silnika jest połączone, poprzez blok wyzwalania falownika z falownikiem, natomiast wejście bloku pomiarowego strumienia i prądu czynnego silnika jest połączone z członem pomiarowym prądu i napięcia silnika.

W znanym rozwiązaniu, z uwagi na nieliniową zależność prądu przemiennika w funkcji sygnału strumienia czynnego, nastawianie poziomu ograniczeń sygnału wyjściowego z regulatora nadrzędnej wielkości, to jest regulatora częstotliwości, bądź innej regulowanej wielkości jest bardzo utrudnione zwłaszcza dla sygnału strumienia czynnego bliskiemu wartości maksymalnej, gdyż niewielkim zmianom poziomu ograniczenia odpowiadają duże zmiany prądu, co nie jest pożądane. Ponadto, z uwaai nn wpływ innywiddulnych paaarnettów nnpędzanego siinnka nn zmiann zzaeżności: prąd przemiennika - strumień czynny silnika, zachodzi konieczność nastawiania poziomu ograniczeń bezpośrednio w miejscu montażu układu sterowania napędu, co niejednokrotnie ze względu na procesy technologiczne jest bardzo uciążliwe.

Sposób sterowania częstotliwościowego napędu elektrycznego realizujący amlany napięcia lub prądu oraz częstotliwości przemiennika, którą kształtuje się w regulatorze w zależności od różnicy sygnału proporcjonalnego do składowej czynnej strumienia magnetycznego maszyny i sygnału wyjściowego z regulatora wielkości nadrzędnej, który ogranicza się uprzednio sygnałem będącym sumą sygnałów strumienia rzeczywistego i błędu strumienia charakteryzuje się tym, że kontroluje się wartość prądu przekształtnika: zadanego lub rzeczywistego, a po przekroczeniu przez kontrolowany prąd wartości progowej równej korzystnie 90% jego ustalonej wartości maksymalnej, amnlgjsaa się wartość sygnału ograniczenia proporcjonalnie do wartości kontrolowanego prądu, korzystnie do wartości równej 50% jego wartości początkowej, przy wartoścl prądu przekształtnika równej jego ustalonej wartości maksymalnej.

Układ według wynalazku, zawiera układ sterowania przekształtnika połączony z regulatorem strumienia rzeczywistego poprzez regulator prądu, do którego podłączzuy j jet człon pomiar^py prądu przekształtnika. Jedno wejście regulatora s^rwπlgnaa rzeczywistego jest połączone

163 430 równocześnie z blokiem pomiaru strumienia rzeczywistego, z jednym wejściem bloku wypracowania ograniczeń oraz z jednym wejściem bloku obliczania błędu strumienia, a drugie wejście jest połączone z zadajnikiem strumienia rzeczywistego i drugim wejściem bloku obliczania błędu strumienia, którego wyjście połączone jest z drugim wejściem bloku wypracowania ograniczeń. Wyjście bloku wypracowania ograniczeń jest połączone z jednym wejściem ograniczeń regulatora wielkości nadrzędnej bezpośrednio, a z drugim poprzez inwerter, zaś wejścia regulatora wielkości nadrzędnej są połączone odpowiednio: jedno z zadajnikiem wielkości nadrzędnej, a drugie z członem pomiarowym wielkości nadrzędnej, natomiast jego wyjście jest połączone z jednym wejściem regulatora strumienia czynnego, którego drugie wejście jest połączone z blokiem pomiaru strumienia czynnego, a wyjście jest połączone z układem sterowania falownika.

Układ, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma nieliniowy układ kontrolny, którego wyjście jest połączone z kolejnym wejściem bloku wypracowania ograniczeń, a wejście poprzez filtr dolnoprzepustowy jest połączone ze znanym członem pomiarowym rzeczywistego prądu przekształtnika albo z wyjściem regulatora strumienia rzeczywistego.

Zaletą sposobu i układu według wynalazku, jest możliwość precyzyjnego nastawienia ograniczenia sygnałów wyjściowych z regulatora wielkości nadrzędnej już w procesie produkcji przemiennika i układu jego sterowania. Uzależnienie wartości poziomu ograniczenia od wartości prądu przekształtnika eliminuje uzależnienie wartości dotychczas stosowanego ograniczenia od indywidualnych parametrów zasilanej z przemiennika maszyny, co ma decydujący wpływ na maksymalną wartość momentu rozwijanego przez maszynę.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu.

Układ, według wynalazku, zawiera regulator strumienia rzeczywistego 1, którego jedno wejście jest połączone równocześnie z blokiem pomiaru strumienia rzeczywistego 2, z jednym wejściem bloku wypracowania ograniczeń 3 oraz z jednym wejściem bloku obliczania błędu strumienia rzeczywistego 4, a drugie jego wejście jest połączone z zadajnikiem strumienia rzeczywistego 5 i drugim wejściem bloku obliczania błędu strumienia 4, którego wyjście jest połączone z drugim wejściem bloku wypracowania ograniczeń 3. Wyjście regulatora strumienia rzeczywistego 1 poprzez regulator prądu 6 jest połączone z układem sterowania 7 przekształtnika. Do regulatora prądu 6 Jest podłączony, nieuwidoczniony na rysunku, człon pomiarowy prądu rzeczywistego przekształtnika, który jest połączony również poprzez filtr dolnoprzepustowy 8 z nieliniowym układem kontrolnym 9, którego wyjście jest połączone z kolejnym wejściem bloku wypracowania ograniczeń 3. Wyjście bloku wypracowania ograniczeń 3 Jest połączone bezpośrednio z Jednym wejściem ograniczeń regulatora wielkości nadrzędnej 10, a poprzez inwerter 11 jest połączone z drugim jego wejściem ograniczeń, przy czym jako wielkość nadrzędna N występuje częstotliwość lub ciśnienie bądź inna regulowana wielkość. Wejścia regulatora wielkości nadrzędnej 10 są połączone odpowiednio: jedno z zadajnikiem wielkości nadrzędnej 12, a drugie z nieuwidocznionym na rysunku członem pomiarowym wielkości nadrzędnej N. Natomiast wyjście regulatora 10 jest połączone z wejściem regulatora strumienia czynnego 13, którego drugie wejście jest połączone z blokiem pomiarowym strumienia czynnego 14, a wyjście z układem sterowania 15 falownika.

Sposób, według wynalazku, polega na tym, że sygnał częstotliwości kształtuje się w regulatorze strumienia czynnego 13 w zależności od różnicy sygnału proporcjonalnego do składowej czynnej strumienia magnetycznego maszyny, mierzonej za pomocą bloku pomiaru strumienia czynnego 14 i sygnału wyjściowego z regulatora wielkości nadrzędnej 10, przy czym jako regulator wielkości nadrzędnej 10 stosuje się regulator częstotliwości. Sygnał wyjściowy z regulatora 10 ogranicza się uprzednio sygnałem wypracowywanym w bloku wypracowania ograniczeń 3, a będącym sumą sygnału strumienia rzeczywistego, mierzonego za pomocą bloku pomiaru strumienia rzeczywistego 2 i sygnału błędu strumienia, określanego za pomocą bloku obliczania błędu strumienia 4 jako różnica strumienia rzeczywistego i zadanego z zadajnika strumienia rzeczywistego 5. Równocześnie kontroluje się za pomocą nieliniowego układu kontrolnego 9 wartość rzeczywistego prądu Im przekształtnika, mierzonego za pomocą nieuwidocznionego na rysunku, członu pomiarowego prądu.

163 430

Po przekroczeniu przez kontrolowany prąd przekształtnika wartości progowej równej korzystnie 90% jego, ustalonej w układzie regulacji, wartości maksymalnej zmniejsza się za pomocą sygnału z nieliniowego układu kontrolnego 9 wartość sygnału ograniczenia z bloku wypracowania ograniczeń 3 proporcjonalnie do wartości kontrolowanego prądu. Wartość sygnału ograniczenia zmniejsza się korzystnie do wartości równej 50% jego wartości początkowej, przy wartości prądu przekształtnika równej jego ustalonej wartości maksymalnej.

163 430

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterowania częstotliwościowego napędu elektrycznego realizujący zmiany napięcia lub prądu oraz częstotliwości przemiennika, którą kształtuje się w regulatorze w zależności od różnicy sygnału proporcjonalnego do składowej czynnej strumienia magnetycznego maszyny i sygnału wyjściowego z regulatora wielkości nadrzędnej, który ogranicza się uprzednio sygnałem będącym sumą sygnałów strumienia rzeczywistego i błędu strumienia, znamienny tym, że kontroluje się wartość prądu przekształtnika: zadanego /Ij/ lub rzeczywistego /Im/, ^a po przekroczeniu przez kontrolowany prąd wartości progowej równej korzystnie 90% jego ustalonej wartości maksymalnej, zmniejsza się wartość sygnału ograniczenia proporcjonalnie do wartości kontrolowanego prądu przekształtnika, korzystnie wartość sygnału ograniczenia zmniejsza się do wartości równej 50% jego wartości początkowej przy wartości prądu przekształtnika równej jego ustalonej wartości maksymalnej.

2. Układ sterowania częstotliwościowego napędu elektrycznego zawierający układ sterowania przekształtnika połączony z regulatorem strumienia rzeczywistego poprzez regulator prądu, do którego jest podłączcny człon pomiarowy prądu przekształtnika, przy czym jedno wejście regulatora strumienia rzeczywistego jest połączone równocześnie z blokiem pomiaru strumienia rzeczywistego, z jednym wejściem bloku wypracowania ograniczeń oraz z jednym wejściem bloku obliczania błędu strumienia, a drugie wejście jest połączone z zadajnikien strumienia rzeczywistego i drugim wejściem bloku obliczania błędu strumienia, którego wyjście jest połączone z drugim wejściem bloku wypracowania ograniczeń, a wyjście bloku wypracowania ograniczeń jest połączone z jednym wejściem ograniczeń regulatora wielkości nadrzędnej bezpośrednio, a z drugim poprzez inwerter, zaś wejścia regulatora wielkości nadrzędnej są połączone odpowiednio: jedno z zadajnikiem wielkości nadrzędnej a drugie z członem pomiarowym wielkości nadrzędnej, natomiast jego wyjście jest połączone z jednym wejściem regulatora strumienia czynnego, którego drugie wejście Jest połączone z blokiem pomiaru strumienia czynnego, a jego wyjście jest połączone z układem sterowania falownika, znamienny tym, że ma nieliniowy układ kontrolny /9/, którego wyjście jest połączone z kolejnym wejściem bloku wypracowania ograniczeń /3/, a wejście poprzez filtr dolnoprzepustowy /8/ jest połączone ze znanym członem pomiarowym rzeczywistego prądu przekształtnika /i,/ albo z wyjściem regulatora strumienia rzeczywistego /1/, którego sygnał wyjściowy jest sygnałem prądu zadanego /Iz/ przekształtnika.