частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением
Классы МПК: | |
Автор(ы): | Хашимов Арипджан Адылович[UZ], Имамназаров Абдукаххар Турабович[UZ], Сабиров Шухрат Мирвахитович[UZ] |
Патентообладатель(и): | Хашимов Арипджан Адылович (UZ) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-04-16 публикация патента:
10.11.1996 |
Использование: для управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом с короткозамкнутым двигателем. Сущность. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод содержит асинхронный двигатель 1, преобразователь частоты блоки регулирования 3, 4 частотой и напряжением преобразователя частоты, сумматор 5, источник задания 4. В электропривод введены блоки умножения 9, 10, 11, 14, 15 блоки деления 12, 130 блоки дифференцирования напряжения и мощности, датчик 8 скорости функциональный преобразователь реализующий 16 зависимость
/(1-
), где
= P2/P1 P2 - мощность на валу асинхронного делителя, P1 - полная мощность, потребляемая асинхронным двигателе. Введение указанных блоков позволит минимизировать суммарную мощность в зависимости от управляющей частоты и нагрузки на валу двигателя, что повышает КПД и упрощает электропривод за исключения датчика потока двигателя, датчика момента и решающих устройств, реализующих изменение потока, в зависимости от нагрузки и частоты. 1 ил.
Рисунок 1
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069030/951.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069030/951.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069030/951.gif)
Формула изобретения
Частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, содержащий асинхронный двигатель, к статорным обмоткам которого подключены выходы статического преобразователя частоты, блоки регулирования частоты и напряжения, выходами подключенные к соответствующим управляющим входам статического преобразователя частоты, сумматор, выход которого соединен с входом блока регулирования напряжения, вход блока регулирования частоты соединен с выходом источника задания, отличающийся тем что с целью повышения КПД и упрощения, введены три блока умножения, два блока деления, два блока дифференцирования соответственно сигнала напряжения и мощности, датчик мощности и датчик напряжения, включенные в цепи статорных обмоток, датчик скорости, механически связанный с асинхронным двигателем, выход датчика напряжения подключен к входам блока дифференцирования сигнала напряжения и первого блока умножения, выходы датчика мощности и второго блока умножения подключены к входам первого блока деления, выходы датчика скорости и первого блока умножения подключены к входам второго блока умножения, выход первого блока деления подключен к входу функционального преобразователя, к входам третьего блока умножения подключены выходы второго блока умножения и функционального преобразователя, выход третьего блока умножения подключен к входу блок дифференцирования сигнала мощности, к входам второго блока деления подключены выходы блоков дифференцирования сигналов напряжения и мощности, выход второго блока деления подключен к одному из входов сумматора, другим входом соединенного с источником задания, а функциональный преобразователь выполнен с возможностью реализации функции![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-19t.gif)
где h = P2/P1;
P2 мощность на валу асинхронного двигателя;
Р1 полная мощность, потребляемая асинхронным двигателем.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления частотно-регулируемым асинхронным электроприводом с короткозамкнутым двигателем. Известен асинхронный электропривод с экспериментальным управлением (1) с использованием микро ЭВМ, в которой сохраняется константы двигателя. Система привода содержит контур управления током статора и контур управления частотой статора. При управлении измеряются скольжение, момент и магнитный поток в воздушном зазоре двигателя. На базе измеренных величин и хранящихся в памяти ЭВМ констант определяют потери в меди и ротора и потери в стали. Рассчитывается КПД и в функции потока в воздушном зазоре и определяется направление изменения потока для увеличения КПД. Осуществляют необходимое изменение потока и соответствующие изменения частоты для поддержания постоянства момента. Контуры управления током и частотой выдаются надлежащие команды и все операции повторяются. Недостатком данного электропривода является использование вычислительного устройства (микро ЭВМ), которое приводит к необходимости составления и реализации алгоритма управления, а также значительно усложняет систему и повышает стоимость электропривода. Известен частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением по минимуму потерь (2), содержащий асинхронный двигатель, к статорным обмоткам которого подключен статический преобразователь частоты с каналом регулирования частоты и каналом регулирования напряжения, на входы которых подаются управляющий сигнал задания и решающее (вычислительное) устройство, на входы которого поступают сигналы от датчиков частоты и момента двигателя, а с выхода выдается сигнал, пропорциональный оптимальной величине потока и сравнивающийся с сигналом пропорциональным оптимальной величине потока и поступающим от датчика потока двигателя, а их разность подается на вход канала регулирования напряжения и отрабатывается системой. Данный электропривод имеет недостатки, аналогичные недостаткам выше рассмотренного (1). Наиболее близким к изобретению является асинхронный электропривод с экстремальным управлением (3), содержащий асинхронный электродвигатель, к статорным обмоткам которого подключены выходы статического преобразователя частоты, блоки регулирования частоты и напряжения, выходами подключенные к соответствующим управляющим входам статического преобразователя частоты, сумматор, выход которого соединен с входом блока регулирования напряжения, а вход блока регулирования частоты соединен с выходом источника задания. Электропривод содержит два функциональных преобразователя, вход одного из которых соединен с выходом датчика момента, а выход, на котором получается сигнал![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069009/916.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069004/945.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069026/956.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069009/916.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069003/183.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069009/916.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069003/183.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069003/183.gif)
где
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069009/916.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069003/183.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069009/916.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069003/183.gif)
F=f/fн относительная частота. В результате все вышесказанные недостатки в общем снижают КПД электродвигателя и электропривода. Целью изобретения является повышение К.П.Д. и упрощение электропривода. Указанная цель достигается тем, что в частотно-регулируемый асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель, к статорным обмоткам которого подключены входы статического преобразователя частоты, блоки регулирования частоты и напряжения, входами подключенные к соответствующим управляющим входам статического преобразователя частоты, сумматор, выход которого соединен с входом блока регулирования напряжения, вход блока регулирования частоты соединен с выходом источника задания, введены три блока умножения, два блока деления, два блока дифференцирования соответственно сигнала напряжения и мощности, датчик мощности и датчик напряжения, включенные в цепи статорных обмоток, датчик скорости, механически связанный с асинхронным двигателем, выход датчика напряжения подключен к входам блока дифференцирования сигнала напряжения и первого блока умножения, выходы датчика мощности и второго блока умножения подключены к входам первого блока деления, выходы датчика скорости и первого блока умножения подключены к входам второго блока умножения, выход первого блока деления подключен к входу функционального преобразователя, к входам третьего блока умножения подключены выходы второго блока умножения и функционального преобразователя, выход третьего блока умножения подключен к входу блока дифференцирования сигнала мощности, с входом второго блока деления подключены выходы блоков дифференцирования сигналов напряжения и мощности, выход второго блока деления подключен к одному из входов сумматора, а функциональный преобразователь выполнен с возможностью реализации функции
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-2t.gif)
P2 мощность на валу асинхронного двигателя;
P1 полная мощность, потребляемая асинхронным двигателем. На фигуре представлена блок-схема частотно-регулируемого асинхронного электропривода с экстремальным управлением. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением содержит асинхронный двигатель 1, к статорным обмоткам которого подключены выходы статического преобразователя 2 частоты, блоки 3, 4 регулирования соответственно напряжения и частоты, выходами подключенные к соответствующим управляющим входам статического преобразователя 2 частоты, сумматор 5, выход которого соединен с входом блока 3 регулирования напряжения, вход блока 4 регулирования частоты подключен к выходу источника задания. В электропривод введены датчики 6, 7 соответственно мощности и напряжения, включенные в цепи статорных обмоток, асинхронного двигателя, датчик 8 скорости, механически связанный с асинхронным двигателем. В электропривод также введены три блока 9, 10, 11 умножения, два блока 12, 13 деления, два блока 14, 15 дифференцирования соответственно сигналов напряжения и мощности и функциональный преобразователь 16, реализующий функцию
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-3t.gif)
где
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-4t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-5t.gif)
где
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-6t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069004/945.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069007/981.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/966.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/966.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069009/916.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-7t.gif)
Магнитный поток с напряжением связан следующей зависимостью:
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-8t.gif)
f1н частота напряжений n-ной обмотки
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069007/946.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069007/948.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069007/948.gif)
Uн номинальное напряжение статора
С 4,44
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069010/969.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069003/183.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069003/183.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069010/969.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069006/947.gif)
B(
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069007/946.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069004/945.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069007/946.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-9t.gif)
на основании (3) запишем первое условие из (1)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-10t.gif)
Для реализации минимума потерь в частотном электроприводе разыскивается экстремальная поисковая система с изложением производной
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-11t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069010/969.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-12t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-13t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-14t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-15t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069009/916.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-16t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-17t.gif)
![частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением, патент № 2069034](/images/patents/403/2069034/2069034-18t.gif)
отрицательный. При суммировании сигналов задания и обратной связи в сумматоре 5, получаем на его выходе сигнал управления, который изменяет выходное напряжение преобразователя 2 частоты до экстремального значения. Причем экстремальная величина напряжения всегда будет обеспечивать минимум потребления активной мощности асинхронного двигателя. Таким образом, вследствие минимизации суммарной мощности в зависимости от управляющей частоты и нагрузки на валу двигателя повышается КПД двигателя и снижается установленная мощность питаемого преобразователя частоты. В системе экстремального управления заметно улучшается конструктивное исполнение двигателя в связи с отсутствием датчика потока двигателя, датчика момента и решающих устройств, реализующих изменение потока в зависимости от нагрузки и частоты.