(54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
I .... Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в управл емых электроприводах с ти- ристорньв4И npeoбpaзoвaтeл м частоты на основе автономных инверторов напр жени и двигател ми с короткозамкнутым ротором. Известен частотно-регулируемый , электропривод, который содержит асин хронный двигатель, преобразователь частоты с автономным инвертором наттр женн , име оиа1й замкнутую систему регулировани амплитуды напр жени , причем вход задани амплитуда на вхо де регул тора напр жени подключен к входу задани частоты через нелинейный элемент, который реализует выбранную зависимость амплитуды иапр жени статора от частоты. Вход зад ни частоты подключен к выходу задат чика интенсивности Dl. Однако нелинейный элемент обеспечивает компенсацию падени напр жени в активных сопротивлени х об- моток статора только при 4иксированном моменте нагрузки. Следовательно, данный привод имеет неудовлетвор1ч- телыме регулировочные характерпсти- ки как в установившемс режиме так и в динамике, поскольку не обеспечивает посто нства потокосцеплени двигател . Недостаток известного электропривода заключаетс в следующем При работе электропривода рольгангов , выполненного по указанной схеме,- спехщфические особенности рольганговых двигателей, имеющих по вышенное скольжение, и отсутствие в схеме специальных устройств дл формиповани скольжени двигателей в. динамических режимах привод т;, к низкому качеству регулировани . В частности, при частотном разгоне происходит запаздывание частоты вращени двигател.ей, в момент начала разгона возникает большой бросок тока Преобразовател частоты, который при ограниченной коммутационной способности автономного инвертора напр жени преп тствует полному использованию преобразовател дл получени больпгах темпов разгона. При частотном торможении отсутствие специального формировани скольжени в генераторном режиме не обеспечивает полного останова двигателей при нуле часто ы, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс - астотно-регулируемый асинхронный элект ропривод, содержащий коррткозамкну- тый двигатель, преобразователь часто ты на основе автономного инвертора напр жени , к выходу которого подсое динен упом нутый двигатель, а управл ницие входы соединены с блоком преобразовани координат, входы которог соеда1нены соответственно с выходами трех блоков суммировани , блоки зада ни частоты вращени , регулировани частоты вращени и задани абсолютного скольжени , соединенные последо вательно, блок определени частоты вращени , зыход которого подключен к входу блока регулировани частоты вращени и входу первого блока сумм ровани , а входы третьего блока суммировани подключены соответственно к выходу блока задани потокосцеплени статора и через последовательно соединенные нелинейный блок и апе риодическое звено к выходу блока зад ни абсолютного скольжени и к второму входу первого блока суммировани U2. Недостаток известного устройства состоит в том, что блок определени частоты вращени двигател выполнен .виде тахогенератора, сочлененного с валом двигател , что усложн ет реализацию. Цель изобретени - упрощение. Поставленна цель достигаетс тем что в устройстве блок определени частоты вращени вьтолнен в виде последовательно соединённых блока моделировани двигател , четвертого блока суммирова ш и блока интегриро вани , и снабжен блоком задани статического MOMiBHTa, причем вход блока моделировани двигател соединен с выходом блока задани абсолютного скольжени , а выход - с входом последнегд и с вторым входом второго блока суммировани , второй вход четвертого блока суммировани соединен. 4 с блоком задани статического момента .. На чертеже приведена структурна схема электропривода. ЭлекФропривод содержит асинхронный короткозамкнутый двигатель 1, йоторьй подключен к выходу преобразовател 2 частоты на основе автономного инвертора напр жени . Входы управлени .частотой и амплитудой напр жени преобразовател 2 подключены к соответствующим выходам блока 3 преобразовани координат. Вход и блока 3 подключен через сумматор 4 к выходу сигнала момента блока 5 модели, второй вход сумматора 4 подключен к входу сигнала oL блока 3 и пыходу блока 6 суммировани , один из входов которого подключен к выходу сигнала абсолютного скольжени |Ь блока 5 модели, а второй вход - к выходу сигнала частоты вращени блока 5. Вход блока 3 подключен к быходу сумматора 7. К второму входу сз мматора 7 подключен выход сигнала и блока 5 через последовательно включенные нелинейный элемент 8 и апериодическое звено 9. В блоке 3 преобразовани координат входы Щд и и подключены к входам элемента 10 делени , выход которого подключен через последовательно включенные функциональный элемент 11 с характеристикой arctg и конденсатор 12 к блоку 13 суммировани , второй вход которого подключен к входу сигнала i- , а выход сзгмматора служит вьгходом сигнала L управлени частотой преобразовател 2 частоты. Входы Ща и Ц подключены также через квадраторы 14 и 15 и блок 16 сзтчмированн к элементу 17 извлече- ни корн квадратного. Выход элемента 17 служит выходом сигнала U. управлени .амплитудой: напрйжени преобразовател 2 частоты. Блок 5 модели представл ет модель системы электропривода с двигателем 1, замкнутой по частоте вращени с подчиненным регул тором момента |tt , Он содержит последовательно включённые регул тор 18 чае тоты вращени , регул тор 19 момента, звено 20, моделирующее двигатель и интегратор 21, моделирующий маховую массу двигател 1 с нагрузкой. Выход звена 20 по цепи отрицательной обратной св зи подключен к входу регул тора 19 момента и служит выходом сигнала момента (Л блока модепи. Выход интегратора 21 подключен по цепи отрицательной обратной св зи к входу регул тора 18 частоты вращени и служит выходом сигнала частоты а вход интегратора 21 подключен также к источнику сигнала, имитирующего посто нный статический момент Д-с на валу двигател 1. Регул торы J8 и J9 астатически, пропорционально-интегральные, вьшолнены на операционных усилител х, шун тированных RC-Цеп ми. Регул тор 18 имеет регулируемое ограничение выхода . Звено 20 моделирует передаточную функцию М(р) двигател 1 в соответствии с передаточной функцией апериодического звена, что существенно упрощает устройство. Это апери дическое звено реализуетс операцион ным усилителем, шунтированньши по цепи обратной св зи резистором и кон денсатором, включенными параллельно. Посто нна времени интегратора выбираетс равной инерционной посто нной двигател 1 с нагрузкой Блок 22 задани потокосцеплени статора подсоединен к входу блока 7 сзгммировани и выполнен в виде потенциометра , подключенного к источнику посто нного напр жени . Электропривод работает следук цим образом. Предположим, требуетс ра зогнать двигатель 1 до частоты вращени 4 с заданным темпом. Задаетс определенное значение ig на входе блока 7 су шровани , соответствующее, выбран ному потокосцепленного статора, например , номинальному. Задаетс сигна статического момента /t-c на входе интегратора 4 блока модели с учетом реального статического момента на sajiy двигател 1, например создаваемого металлической заготовкой, транс портируемой рольгангом. По заданному темпу разгона определ етс требуемый динамический момент задание момента ji Я.5 с- которое настраиваетс ограничением выхода регул тора 18. Задание частоты враще ни п на входе блока 5 -подаетс скачком. Это задание отрабатываетс замкнутой системой блока 5, При этом регул тор 18 на/ упоре, на выходе регул тора 19 - сигнал (5 , соответствующий скольжению двигател 1, а н выходе звена 23 - посто нный заданный момент. Интегратор 21 интегрирует момент и его выходной сигнал V , соответствзгющий частоте вращени двигател 1, складываетс в блоке 6 с ммировани с сигналом р , образу сигнал cL Одновременно из выходных сигналов блока модели формируютс сигналы проекции вектора напр жени и U на выходе блоков 4 и 7 суммировани и производитс вычисление сигнала амплитуды напр жени . помощью квадраторов 14 и 15, блока 16, элемента 17, блока 3, и указанный сигнал поступает на вход пегул тора напр жени преобразовател частоты. Частота вращени d вектора Д корректируетс в функции производной соотношени сигналов 0, помощью элементов 10 и 11 и конденсатора 12 блока 3, обеспечива условие Ц (jone-fc в проходном процессе. Результирующий сигнал частоты d вращени вектора напр жени в неподвижной системе координат поступает с выхода блока 13 суммировани на вход управлени частотой преобразовател 2 частоты. Происходит разгон двигател 1. Следовательно, блок модели вл етс не только источником сигналов момента, скольжени и частоты вращени , но и вьшолн ет функцию задатчика интенсивности. Процесс разгона заканчиваетс по достижении сигналом У на выходе интегратора 21 заданного значени Vj . При зтом г.игнал момента на выходе блока 20 снижаетс до величины jbtg, а скольжение - до соответствующего значени (J . g установившемс режиме сигнал ci.. dl. Таким образом, данный частотнорегулируемый электропривод обеспечивает высокие показатели качества регупированг за счет того, что модель обеспечивает необходимые данные дл формировани напр жени в функции частоты и момента таким образом, что в любом режиме % сопз-1 , а также обеспечивает управление частотой преобра-зовател , соответствунлцее формированию желаемого момента. Щ)и этом пе требуютс датчики выходных величин преобразовател , а число двигателей может быть произвольным. Отсутствие тахометрического датчика частоты вращени упростило реализацию .