Изобретение позвол ет непосредственно из трехфазной промышленной сети получать на обмотках двигател переменное синусоидальное напр жение, регулируемое по амплитуде от О до с етевого напр$)жени The invention allows, directly from a three-phase industrial network, to receive on the motor windings a variable sinusoidal voltage, adjustable in amplitude from 0 to from the net voltage.
и регулируемое по частоте вверх от сетевой частоты до значений, ограничиваемых быстродействием ключей переменного тока, и вниз До нул и далее со сменой фазы на 180°. 2с. н 2 3. п. ф-лы, 5 ил.and adjustable in frequency up from the mains frequency to values limited by the speed of the AC keys, and down to Zero and beyond with a phase change of 180 °. 2c. n 2 3. p. f-ly, 5 ill.
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в безредукторных электроприводах низкоскоростного технологического оборудовани с широким диапазоном регулировани частоты вращени .The invention relates to electrical engineering and can be used in gearless electric drives of low-speed technological equipment with a wide range of speed control.
Целью изобретени вл етс расширение диапазона регулировани частоты вращени электродвигател .The aim of the invention is to expand the range of frequency control of the motor.
На фиг. 1 показана структурна схема устройства, реализующего способ управлени частотой вращени трехфазного асинхронного электродвигател ; на фиг. 2 - блок управлени напр жением; на фиг. 3 - 5 диаграммы , по сн ющие суть способа управлени и работу устройства.FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements a method for controlling the speed of rotation of a three-phase asynchronous electric motor; in fig. 2 — voltage control unit; in fig. 3-5 charts explaining the essence of the method of control and the operation of the device.
Устройство дл управлени частотой вращени трехфазного асинхронного электродвигател , реализующее способ управлени , содержит (фиг. 1) шесть управл емых ключей 1-6 переменного тока, блок 7 управлени частотой вращени с шестью выходами , первым и шестью дополнительными входами, задатчик 8, трехфазный трансформатор 9, три датчика 10 - 1 тока. Выходы управл емых ключей 1-6 переменного тока попарно объединены и через соответствующие датчики 10 - 12 тока соединены с выводами соответствующих фаз статорной обмотки электродвигател 13. Начала первичных обмоток трехфазного трансформатора 9 соединены с соответствующими клеммами дл подключени к фазам трехфазной сети и соответственно с первым, вторым и третьими дополнительными входами блока 7 управлени частотой вращени . Входы одних управл емых ключей 2 6 переменного тока каждой пары соединены с соответствующими клеммами дл подключени к фазам трехфазной сети переменного, а входы других управл емых ключей 1-5 переменного тока каждой пары соединены к концам соответствующих вторичных обмоток трехфазного трансформатора 9. Концы первичных иначала вторичных обмоток трехфазного трансфорMatopa 9 объединены и снабжены зажимом дл соединени с нулевой шиной трехфазной сети. Выходы датчиков 10 - 12 тока соединены соответственно с четвертым, п тым и шестым дополнительными входами блока 7 управлени частотой вращени , выходы которого соединены с управл ющими входами соответствующих ключей 1-6 пер менного тока, а первый вход - с выходом задатчика 8.A device for controlling the frequency of rotation of a three-phase asynchronous electric motor that implements the control method contains (Fig. 1) six controllable alternating current keys 1-6, a rotational speed control unit 7 with six outputs, first and six additional inputs, setpoint 8, three-phase transformer 9 , three sensors 10 - 1 current. The outputs of controlled AC switches 1-6 are pairwise combined and connected to the terminals of the corresponding phases of the stator winding of the motor 13 through appropriate sensors 10-12 of the current of the three-phase transformer 9 are connected to the corresponding terminals for the three-phase network and the first, respectively the second and third additional inputs of the rotational speed control unit 7. The inputs of one controlled alternating current switches 2 6 of each pair are connected to the corresponding terminals for connection to the phases of a three-phase AC network, and the inputs of other controlled switches 1-5 of alternating current of each pair are connected to the ends of the corresponding secondary windings of a three-phase transformer 9. The ends of the primary and secondary The windings of the three-phase transformer Matopa 9 are combined and provided with a clamp for connection to the zero bus of the three-phase network. The outputs of the current sensors 10-12 are connected respectively to the fourth, fifth and sixth additional inputs of the frequency control unit 7, the outputs of which are connected to the control inputs of the corresponding alternating switches 1-6, and the first input to the output of the setting device 8.
Блок 7 управлени частотой вращени содержит последовательно соединенные управл емый генератор 14 и распределитель 15импульсов, блоки 16- 1Вуправлени напр жением и шесть логических элементов И 19-24. Первые входы логических элементов И Ш-24 попарно объединены и подключены к выходам соответствующихThe rotational speed control unit 7 comprises a series-connected controlled oscillator 14 and a pulse distributor 15, voltage control units 16-1 and six logic elements AND 19-24. The first inputs of logic elements and W-24 are pairwise combined and connected to the outputs of the corresponding
блоков 16 - 18 управлени напр жением, первые входы которых объединены, соединены с входом управл емого генератора 14 и образуют.первый вход блока 7 управлени частотой вращени . Выходы распределител 15 импульсов соединены с вторыми входами 19-24 соответствующих логических элементов И 1.9-24, выходы которых образуют выхоДы блока 7 управлени частотой вращени . Первый, второй и третий дополнительные входы блока 7 управлени частотой вращени образованы вторыми входами блоков 16-18 управлени напр жением, третьи входы которых образуют соответствейно четвертый, п тый и шестой дополнительные входы блока 7 управлени частотой вращени ..The voltage control units 16-18, the first inputs of which are combined, are connected to the input of the controlled generator 14 and form the first input of the rotational speed control unit 7. The outputs of the distributor 15 pulses are connected to the second inputs 19-24 of the respective logic elements AND 1.9-24, the outputs of which form the outputs of the rotational speed control unit 7. The first, second and third additional inputs of the rotational speed control unit 7 are formed by the second inputs of the voltage control units 16-18, the third inputs of which form the corresponding fourth, fifth and sixth additional inputs of the rotational speed control unit 7 ..
Каждый из блоков 16-18 управлени напр жением содержит (фиг. 2) формирователь 25 эталонного напр жени , управл емую схему 26 задержки, компаратор 27, задатчик 28 амплитуды тока, блок 29 сравнени фаз и ПИ-регул тор 30 (проп рционально-интегральный ).Each of the voltage control units 16-18 contains (FIG. 2) a reference voltage driver 25, a controllable delay circuit 26, a comparator 27, a current amplitude setting device 28, a phase comparison unit 29 and a PI controller 30 (proportional-integral ).
Выход формировател 25 эталонногоOutput shaper 25 reference
напр жени через управл емую схему 26 задержки соединен с первым входом задатчика 28 амплитуды тока, выход которого соединен с первыми входами компаратора 27 и блока 29 сравнени фаз, выход которогоvoltage through a controllable delay circuit 26 is connected to the first input of the generator 28 of the current amplitude, the output of which is connected to the first inputs of the comparator 27 and the phase comparison unit 29, the output of which
через ПИ-регул тор 30 соединен с управл - ющим входом схемы 26 задержки. Второй вход задатчика 28 амплитуды тока, вход формировател 25 эталонного напр жени и объединенные вторые входы компаратораthrough PI controller 30 is connected to the control input of the delay circuit 26. The second input of the setpoint 28 current amplitude, the input of the shaper 25 of the reference voltage and the combined second inputs of the comparator
27 и блока 29 сравнени фоз оГфазуют соответственно первый, второй и третий входы блоков 16-18 управлени напр жением, а . выходы каждого из этих блоков 16 - 18 управлени напр жением образованы выхоом компаратора 27.527 and Phase Comparison Unit 29 and Phase, respectively, the first, second and third inputs of the voltage control units 16-18, a. the outputs of each of these blocks 16 - 18 voltage control are formed by the output of the comparator 27.5
Устройство, реализующее способ,управлени частотой вращени трехфазного асинхронного электродвигател , работает следующим образом.A device that implements the method of controlling the frequency of rotation of a three-phase asynchronous electric motor works as follows.
При включенных ключах 2,4,6 перемен- 10 ного тока обмотки электродвигател 13 подключены непосредственно к своим фазам питающей сети, а имежню: обмотка I - к фазе А, обмотка II - к фазе В, обмотка IU - к фазе С. Асинхронный электродвигатель 13 при 15 этом работает в номинальном режиме с частотой напр жени питани fo и амплитудойWhen the 2,4,6 AC-10 switches are turned on, the windings of the electric motor 13 are connected directly to their phases of the mains supply, and the most: winding I - to phase A, winding II - to phase B, winding IU - to phase C. Asynchronous motor 13 at 15 this works in nominal mode with the frequency of the supply voltage fo and amplitude
Uo.Wow.
В момент времени ti ключ 2 переменного тока выключаетс , а ключ 1 включаетс , 20 при этом ключи 4 и 6 оста1отс открытыми, т. е. не измен ют своего состо ни (фиг. 3). Это значит, что на обмотки II и III электродвигател 13 продолжают подаватьс напр жени своих фаз В и С с. амплитудой 25 DO и частотой fo (фиг, 3 II, III). На обмотку 1 подаетс теперь напр жение фазы А, сдвинутое на 130° по фазе (инверсна фаза А) с амплитудой 2Uo и частотой fo (фиг. 3, () квивалентна электрическа схема данно- 30 го устройства при описанном состо нии, ключей переменного тока 1-6, соответствующем интервалу времени ti - tz диаграммы работы ключей на фиг. 3, приведена на фиг. а. Здесь же приведена векторна диаграм- 35 ма напр жений на обмотках электродвигаел 13 дл данного подключени обмоток, где пунктирными лини ми показана исходна трехфазна симметрична система питающих напр жений А, В и С с нейтральной 40 точкой N. Такой же вид имела векторна диаграмма напр жений на обмотках электродвигател 13 до момента ti, когда были включены ключи 2,4 и 6 Переменного тока, т.е. когда обмотки электродвигател 13 бы- 45 ли подключены к своим фазам. В момвйт ti закрылс ключ переменного тока 2, что.на векторной диаграмме напр жений (фиг. 4а) соответствует точке Q т. е. нейтральна точка обмоток электродвигател 13 отошла от ВО N на вектор NQ, что означает теперь же не нулевое напр жение в этой точке, аAt time ti, the AC key 2 is turned off, and the key 1 is turned on, 20 while the keys 4 and 6 remain open, i.e. they do not change their state (Fig. 3). This means that the windings II and III of the electric motor 13 continue to be supplied with the voltages of their phases B and C c. an amplitude of 25 DO and a frequency fo (FIG. 3 II, III). The winding 1 is now applied to the voltage of phase A, shifted by 130 ° in phase (inverse phase A) with amplitude 2Uo and frequency fo (Fig. 3, ()) equivalent circuit of this device with the described condition, alternating current keys Figures 1-6, corresponding to the time interval ti - tz of the operation diagram of the keys in Fig. 3, are shown in Fig. A. The vector diagram of the voltage on the windings of the electric motor 13 for the connection of the windings is shown here, where the initial three-phase is shown by dotted lines symmetrical supply voltage system A, B and C with a neutral 40 point N. The vector diagram of the voltages on the windings of the electric motor 13 until the moment ti when the keys 2.4 and 6 AC were turned on, i.e. when the windings of the electric motor 13 were connected, had the same appearance. to their phases. At the moment ti, the AC key 2 was closed, which in the voltage vector diagram (Fig. 4a) corresponds to the Q point, i.e. the neutral point of the windings of the electric motor 13 has moved from VO N to NQ, which means now zero voltage at this point, and
напр жение Это соответствует рабое асинхронного электродвигател 13 С од- 55 ной оборваной фазой.voltage This corresponds to a slave asynchronous electric motor 13 With a single ragged phase.
В этот же момент времени t открываетс ключ 1 переменного тока и подает с рансформатора 9 напр жение - 2UA на об;At the same time t, the AC key 1 opens and supplies the voltage transformer 9 with a voltage of 2UA per rev;
мотку I электродвигател 13, чтосоответствует вектору QI на диаграмме (фиг. 4а}. В результате векторного сложени получаетс , что напр жение ё обмотке I соответствует вектору QI, т. е. имеет значение - и А. При этом нейтральна точка О обмоток электродвигател 13 отошла от нейтральной точки N исходной трехфазной системы напр жени на вектор N0, т, е. в свою очередь также находитс под напр жением г UA относительно земли (точки N). Напр жение в каждой обмотке асинхронного электродвигател 13 обуславливаетс векторной суммой Напр жений на разных концах этой обмотки. В том случае, когда напр жение нейтральной точки етаторных обмоток электродвигател , соединенных в звезду, равно нулю, напр жение в самих обмотках по амплитуде и по фазе совпадает с сетевыми напр жени ми исходной трехфазной системы , т. е. с фазами А, В и С, подсоединенными к обмоткам.hank I of electric motor 13, which corresponds to the vector QI in the diagram (Fig. 4a}. As a result of the vectorial addition, it turns out that the voltage e winding I corresponds to the vector QI, i.e., and A. And the neutral point O of the windings of the electric motor 13 moved from the neutral point N of the original three-phase voltage system to the vector N0, t, i.e., in turn, is also under voltage r UA to ground (point N). The voltage in each winding of the asynchronous motor 13 is caused by the vector sum of the voltages at different the end This winding. In the case when the neutral point voltage of the motor windings of the motor connected to a star is zero, the voltage in the windings themselves in amplitude and phase coincides with the supply voltages of the original three-phase system, i.e. , B and C, connected to the windings.
С момента времени ti нейтральна точка О обмоток 1, И и III электродвигател 13 находитс под напр жением - UA (вектор N0 - фиг. 4а). В этом случае, хот обмотки М и III электродвигател подсоединены непосредственно соответственно к фазе В (через ключ 4 переменного тока) и фазе С (через ключ 6 переменного тока) результирующие, напр жени на них будут .обуславливатьс векторной суммой напр жений соответственно UB и -UA, и Ue и UA, т. е..векторов NB и N0, и NC и t)IO. В результате на обмотке 11 по витс переменное напр жение правильной гармонической формы амплитудой Uo, частотой fo и фазой, сдвинутой относительно фазы В ка , или инверсной фазой С: -Uc. Аналогичным образом на обмотке HI формируетс переменное напр жениеЧ}в (вектор ОЩ) фиг. 4а).From the time ti, the neutral point O of the windings 1 and I and III of the electric motor 13 is under voltage - UA (vector N0 - Fig. 4a). In this case, although the windings M and III of the electric motor are connected directly to phase B (via AC key 4) and phase C (via AC key 6), respectively, the voltages will be determined by the vector sum of the voltages UB and - UA, and Ue and UA, that is, the vectors NB and N0, and NC and t) IO. As a result, a variable voltage of the correct harmonic form is amplified on the winding 11 by the amplitude Uo, the frequency fo and the phase shifted relative to the phase V ka, or the inverse phase C: -Uc. Similarly, an alternating voltage H is formed on the HI winding (in the vector BS) of FIG. 4a).
Таким образом, из исходной трехфазной Симметричной системы напр жений UA, UB и Uc на обмотках I, II, III электродвигател 13 относительно нейтральной точки О формируют симметричную инверсную трехфазную систему напр жений:Thus, from the original three-phase symmetric voltage system UA, UB and Uc on the windings I, II, III of the electric motor 13 relative to the neutral point O form a symmetrical inverse three-phase voltage system:
(1)(one)
Uiti -UA Uosln(fot + 180°);Uiti -UA Wosln (fot + 180 °);
Uiiti -Uc Uosin(fo + 120°) - UoSln (fot + 60°):(2)Uiiti -Uc Uosin (fo + 120 °) - UoSln (fot + 60 °) :( 2)
Uiiiti UB Uosin(fot + 240°) + 60° Ubsln(fot + 300°)(3)Uiiiti UB Uosin (fot + 240 °) + 60 ° Ubsln (fot + 300 °) (3)
илиor
Uiti Uosln(fot + 180°) Uosin(fot + ): {4J Uiiti-Uo8ln(fot + 240°) -l80T-UoSlri(fot-b ). В момент времени (фиг. 3) ключ 1 пересменного тока закр йвавтбй и оп ть открываетс ключ 2 переменного тока, подключа обмотку 1 электродвигател 13 непосредственно к фазе А сети. Одновременно с этим закрываетс ключ 4 riepe менного тока и открыве еТс ключ 3 переменного тока, подава на обмотку II электродвигател 13 переменное н{апр жение амплитудой 2Uo, частотой fo и инверсной фазой В иг. 3, И). Эквивалентна схема данного устройства и ве1сторнай диаграмма напр жений дл периода времени t2 -13 представлена Нймфиг. 46/ В этом случае нейтральна точка О обмоток электродвигател 13 находитс теперь под напр жением -иви.изиосодной трехфазной симметричной системы напр жений UA, UB и Uc формируетс инверсна трехфазна система напр жений на обмотках электродвигател 13; UoSlnKfot+ 40°)-180° ; (7) Uiit2 -UB UpSlnRfot + + (8) Umt2 -UA-UoS|n(fot+18d°)-(9) . . Uit2 - Uoslnttfot + pd (10) V Uiit2 Uoslnttfot + i) - (11) Uiiit2 Uoslnttfot pn) - 120°. (12) Таким о.бразом сформированна на обмотках электродвигател нова Инверсна симметрична трехфазна система напр жений С7) - (9) сдвинута по фазе относительно Предыдущей инверсной системы (4) - (6) на 120°. , В момент времени t3 (фиг. 3) ключи 3 и 6 переменного тока закрываютс ,.а ключи 4 и 5 переменного тока открываютс . Таким образом , обмотки I и II подключаютс к фазам А и В (фиг. 3,1,11), а на обмотку III подаетс напр жение -2Uc. В результате формируетс треть инверсна симметрична система напр жений в обмотках электродвигател 13, смещенна по фазе относительно предыдущей системы (1 ф - (12) на 120°, а относительно первой ) - (6) на Uit3 Uoslnttfo+Й)-240° ;(13) Uiita Uoslnttfo + i) - (14) Uiijt3 UoSinttfo + ii)-240°. (15) Продолжа коммутировать обмотки J, II, II) электродвигател 13 пари помощи ключей переменного тока 1-6 в соответствии с диаграммой работы, показанной на фиг, 3, с частотой fn, получим в каждой обмотке синусоидальное напр жение с амплитудой Uo, частотой fo ± fn и с непрерывным смещением фазы в любую стЬрЬну (в зависимое от пор дка переключени фаз),где fп - - 6(пд -fp/p) Пд-частота вращени электродвигател , р - число пар полюсов электродвигател . : Таким образом осуществл етс преобразование переменного трехфазного напр жени сетевой частоты в переменное трехфазное напр жение посто нной амплиуды и регулируемой частоты. Сигналы управлени ключами 1-6 переменного тока формируютс на выходах логических элементов И 19-24 (фиг. 1), на вход которых поступают сигналы с выходов распределител 15 импульсов и блоков 16 - 18 управлени напр жением. . Частота следовани сигналов управлени ключами переменного тока, а следовательно , и частота вращени электродвигател 13 определ етс частотой выходного сигнала управл емого генератора 14, задаваемой задатчиком 8. Амплитуда напр жени питани электродвигател 13 формируетс блоками 16 18 управлени напр жением также на основе сигнала задатчика 8. Рассмотрим процесс формировани напр жени нд обмотках электродвигател на примере одной из фаз, например фазы А. При включенном ключе 2 переменного тока по обмотке электродвигател 13 протекает ток 1о(фиг. 5а), обусловленный значением напр жени сети Оо (фиг. 56). Включением и выключением ключа 2 переменного тока (фиг. 1) управл ет компаратор 27 (фиг. 2), который сравнивает два синусоидальных сигнала: один отдатчика 10 тока, т. е. реальную кривую переменного тока, протекающего по обмотке I (фиг. 5а), а другой - сформированную кривую заданного 31начени oк$ правильной синусоидаль,ной формы и необходимой амплитуды 1зад (фиг. 5а). При этом, есйи заданное значение ток1| 1зад. больше текущего тока I, компаратор 27; включает ключ 2 переменного тока, а если меньше, выключает его. Таким образом происходит непрерыв на коммутаци обмотки 1 электродвигател 13 припомощиключа 1 переменного тока в нужные моменты времени и осциллограмма напр жени на обмотке I будет иметьUiti Uosln (fot + 180 °) Uosin (fot +): {4J Uiiti-Uo8ln (fot + 240 °) -l80T-UoSlri (fot-b). At the moment of time (Fig. 3), the alternating current key 1 is closed and the alternating current key 2 is again opened, connecting the winding 1 of the electric motor 13 directly to the phase A of the network. At the same time, the key 4 riepe of the current and the opening of the alternating current key ETC 3 is closed by supplying the alternating current to the winding II of the electric motor 13 with an amplitude of 2Uo, the frequency fo, and the inverse phase Vg. 3, and). An equivalent circuit diagram of this device and a versatile voltage diagram for a period of time t2 -13 is represented by Nympfig. 46 / In this case, the neutral point O of the windings of the electric motor 13 is now under the voltage of a five-phase symmetrical voltage system UA, UB and Uc, and an inverted three-phase voltage system is formed on the windings of the electric motor 13; UoSlnKfot + 40 °) -180 °; (7) Uiit2 -UB UpSlnRfot + + (8) Umt2 -UA-UoS | n (fot + 18d °) - (9). . Uit2 - Uoslnttfot + pd (10) V Uiit2 Uoslnttfot + i) - (11) Uiiit2 Uoslnttfot pn) - 120 °. (12) Thus, an oraz formed on the windings of an electric motor is new Inverse symmetric three-phase voltage system C7) - (9) is out of phase with respect to the Previous inverse system (4) - (6) by 120 °. , At time t3 (Fig. 3), the AC keys 3 and 6 are closed, and the AC keys 4 and 5 are opened. Thus, windings I and II are connected to phases A and B (fig. 3,11), and a voltage of -2 Uc is applied to winding III. As a result, a third inverse symmetric system of voltages is formed in the windings of the electric motor 13, out of phase with respect to the previous system (1 f - (12) by 120 °, and relative to the first) - (6) by Uit3 Uoslnttfo + TH) -240 °; ( 13) Uiita Uoslnttfo + i) - (14) Uiijt3 UoSinttfo + ii) -240 °. (15) Continuing to switch the windings J, II, II) of the electric motor 13 using the help of alternating current keys 1-6 in accordance with the operation diagram shown in FIG. 3, with frequency fn, we obtain in each winding a sinusoidal voltage with amplitude Uo, frequency fo ± fn and with a continuous phase shift to any position (depending on the phase switching order), where fn - - 6 (np -fp / p) Pd-frequency of rotation of the motor, p is the number of pole pairs of the motor. : Thus, the conversion of a variable three-phase voltage of a network frequency into a variable three-phase voltage of a constant amplitude and a controlled frequency is carried out. The control signals for alternating current keys 1-6 are generated at the outputs of logic gates And 19-24 (Fig. 1), the input of which receives signals from the outputs of the distributor 15 pulses and voltage control blocks 16-18. . The frequency of the AC key control signals, and hence the rotational speed of the electric motor 13, is determined by the frequency of the output signal of the controlled generator 14 set by the setter 8. The supply voltage amplitude of the electric motor 13 is formed by the voltage control units 16-18 also based on the signal of the setter 8. Consider the process of forming the voltage in the windings of an electric motor using one of the phases as an example, for example phase A. When the AC key is on, the motor winding 13 has leaked 1 ° a current (Fig. 5a) due to voltage value Oo network (FIG. 56). Turning on and off the alternating current key 2 (Fig. 1) is controlled by a comparator 27 (Fig. 2), which compares two sinusoidal signals: one of the current transmitter 10, i.e., the real AC current flowing through the winding I (Fig. 5a ), and the other is the formed curve of the given 31 value ok $ of the correct sinusoidal shape and the required amplitude 1 back (Fig. 5a). At the same time, set the current1 to | 1 back greater than current I, comparator 27; turns on the AC key 2, and if less, turns it off. Thus, the switching of the winding 1 of the electric motor 13 using the alternating current key 1 at the right time moments occurs continuously and the oscillogram of the voltage on the winding I will have
вид, представленный на фиг. 56, а осциллограмма тока - на фиг. 5а,.The view shown in FIG. 56, and the current waveform in FIG. 5a ,.
Допустим, что в момент времени ц (фиг. 5) мгновенное знамение тока в обмотке I электродвигател 13 меньше заданногозначени (фиг. 5а) на величину, равную гистерезису компаратора 27, Хомпаратор 27 срабатывает и включает ключ 2 переменного тока. Напр жение промышленной чаСтоты fo и амплитуды .(Jo полностью прикладываетс к обмотке I электродвигател 13 (фиг. 56). Ток в обмотке начинает увеличиватьс по кривой Г переходного процесса при включении рбмотки под синуг соидальное напр жение (фиг. 5а) и обусларливаетс посто нной цепи одной фазы электродвигател и величиной Оо. В момент t2 (фиг. 5), когда значение тока Г в обмотке станет болbU4e заданного значени 1зад на величину гистерезиса компаратора 27, компаратор 27 включает ключ 2 переменного тока и напр жение Uo снимаетс с обмотки (фиг. 56). Ток в обмотке начинает, уменьшатьс по кривой Г- обусловленной скоростью срабатывани ключа 2, до момента , когда его значение оп ть станет меньше Iзад на величину гистерезиса компаратора 27. Снова произойдет включение ключа 2 и т. д.Let us assume that at the instant of time t (Fig. 5) the instantaneous sign of the current in the winding I of the electric motor 13 is less than the specified value (Fig. 5a) by an amount equal to the hysteresis of the comparator 27, the Homparator 27 operates and switches on the AC key 2. The voltage of the industrial frequency and of amplitude. (Jo is fully applied to the winding I of the electric motor 13 (Fig. 56). The current in the winding begins to increase along the curve G of the transient process when turning on the rotor voltage at the same voltage (Fig. 5a) and is caused by constant at the time t2 (fig. 5), when the value of current G in the winding becomes the set value 1bad for the hysteresis of the comparator 27, the comparator 27 turns on the AC key 2 and the voltage Uo is removed from the winding (Fig. 5). .56). Current in the winding, it starts to decrease along the curve G - due to the response speed of key 2, until its value again becomes less than Iset by the hysteresis of the comparator 27. The key 2 will again be turned on, etc.
Таким образом, крива тока I будет с высокой частотой флуктуировать относительно правильной гармонической синусоидальной величины 1эад(фиг. 5а). Эта частота Обуславливаетс временем срабатывани и величиной гистерезиса компаратора 27, временем срабатывани ключа 2 переменного тока и посто нной времени обмотки электродвигател 13 и достигает нескольк11х килогерц. При реальных значени х обмоточных дранных асинхронных электродвигателей на промышленную частоту 50 Гц процесс коммутации обмотки с высокой, частотой практически не вли ет на работу электродвигател . Величины относительного отклонени мгновенных значений тока (Г , I ) от гармонической кривой 1зад (фиг. 5а) также завис т от указанных параметров компаратора 27 и ключа 2 и могут достигать весьма малых значений при достаточно быстродействующих элементах электронной техники - до 6,1%, что вполне достаточно дл решени задач управлени частотой вращени электродвигателей.,Thus, the current curve I will fluctuate with a high frequency with respect to the correct harmonic sinusoidal value 1ead (Fig. 5a). This frequency is determined by the response time and the hysteresis value of the comparator 27, the response time of the alternating current key 2 and the constant winding time of the electric motor 13 and reaches several kilohertz. With real values of winding torn asynchronous electric motors at an industrial frequency of 50 Hz, the switching process of the winding with a high frequency has almost no effect on the operation of the electric motor. The values of the relative deviation of the instantaneous values of current (G, I) from the harmonic curve 1 back (Fig. 5a) also depend on the specified parameters of the comparator 27 and key 2 and can reach very small values with fairly high-speed elements of electronic equipment - up to 6.1%, which is quite enough to solve the problems of controlling the frequency of rotation of electric motors.
Таким образом получили резул тирую щую кривую тока в обмотке электродвигател . 13 правильной гармонической формы и необходимой амплитуды 1зад (фиг. 6а), соответствующей эквивалентному переменному напр жению заданной частоты и амплитуды.In this way, we obtained the resulting current curvature in the motor winding. 13 of the correct harmonic form and the necessary amplitude 1 back (Fig. 6a), corresponding to the equivalent alternating voltage of a given frequency and amplitude.
Эталонна крива переменного напр жени правильной синусоидальной формы необходимой амплитуды, соответствующей 1зад1 котора подаетс дл сравнени на второй вход компаратора 27, формируетс следующим образом. Формирователь 25 эталонного напр жени .генерирует переменное напр жение правильной синусоидальной формы заданной частоты и синхронизирует это переменное напр жение относительно соответствующей фазы сетевого напр жени , в данном случае фазы А. В качестве формировател 25 может быть использован, например мостовой генератор Вина, синхронизированный с фазой А. Амплитуда колебаний на выходе формировател 25 эталонного Напр жени должна соответствовать значению тока в обмотке 1о. т. е. максимальна при данном Uo. Однако подавать этот сигнал дл сравнени на компаратор 27 нельз , т. к. при индуктивной нагрузке, (обмотка электродвигател 13) крива тока отстает от кривой нanp жeниil на угол (фиг. 56). Поэтому с выхода формировател 25 .эталонного напр жени сигнал поступает на управл емую схему 26 задержки, котора задерживает (сдвигает) сформированной гармонический сигнал 1о на угол (р завис щий от сигнала управлени , и не искажа формы сигнала, подает его на вход задатчика 28 амплитуды тока. Задатчик 28 в зависимости от сигнала задани , не искажа формы эталонной кривой, формирует необходимую амплитуду этого сигнала, соответствующую значению 1зад, и подает его уже на компаратор 27.The reference curve of the alternating voltage of the correct sinusoidal shape with the necessary amplitude corresponding to 1set1 which is supplied for comparison to the second input of the comparator 27 is formed as follows. The reference voltage generator 25 generates an alternating voltage of the correct sinusoidal form of a given frequency and synchronizes this alternating voltage relative to the corresponding phase of the mains voltage, in this case phase A. For example, the driver 25 may be used to synchronize the phase voltage. A. The amplitude of oscillations at the output of the former 25 of the reference Voltage must correspond to the value of the current in the winding 1o. i.e. maximum at a given Uo. However, it is impossible to send this signal for comparison to the comparator 27, since with an inductive load (winding of the electric motor 13) the current curve lags the curve of the antenna by an angle (Fig. 56). Therefore, from the output of the standard voltage generator 25, the signal is fed to a controllable delay circuit 26, which delays (shifts) the harmonic signal Io generated by an angle (p depending on the control signal, and not distorting the waveform, feeds it to the amplitude setting unit 28 Depending on the task signal, the dial 28 does not distort the shape of the reference curve, forms the necessary amplitude of this signal, corresponding to the value of back, and delivers it to the comparator 27.
Величина угла р соответствующего коэффициенту мощности cos (р данной фазы, колеблетс в зависимости от нагрузки и частоты вращени , поэтому необходимо в соответствии с этим измен ть врем задержки управл емой схемы задержки 2б. Дл этого параллельно компаратору 27 подключен блок 29 сравнени фаз, который в зависимости от угла (р между током и напр жением данной обмотки I измен ет свою выходную величину. Последн после преобразовани по пропорционально-интегральному закону в ПИ-регул торе 30 подаетс на управл ющий вход схемы 26 задержки. Использование ПИ-регул тора 30 позвол ет исклюнить статическую ошибку в определении угла (р в каждый момент времени и поддерживать эталонный по форме сигнал задани тока при любых частотах вращени и нагрузках на. электродвигатель 13 с углом, соответствующим коэффициенту мощности cos в данной фазе.The magnitude of the angle p corresponding to the power factor cos (p of this phase, varies depending on the load and rotation frequency, therefore, it is necessary to change the delay time of the controlled delay circuit 2b accordingly. To do this, parallel to the comparator 27 is connected the phase comparison unit 29, which depending on the angle (p between the current and voltage of this winding I changes its output value. The latter, after conversion according to the proportional-integral law in the PI controller 30, is fed to the control input of the delay circuit 26. Using the PI-regulator 30 allows isklyunit static error in the determination of the angle (p at each time point and maintain the shape of the reference current command signal at any speed and load to. an electric motor 13 with an angle corresponding to the power factor cos in this phase.
Таким образом, изобретение позвол ет непосредственно из трехфазной силовой цепи промышленной частоты и амплитуды получать на обмотках электродвигател переменное напр жение правильной синусо идальной формы с регулируемой частотой вверх от сетевой частоты (ограничивающейс быстродействием ключей переменного тока) и вниз до нул и далее со сменой фазы на 180°, а также с регулируемой амплитудой от О до сетевого напр жени , что позвол ет, в свою очередь, создать достаточно простой и надежный безредукторный злёктропривод низкоскоростного технологического оборудовани с широким диапазоном регулировани частоты вращени ..Thus, the invention allows directly from a three-phase power circuit of industrial frequency and amplitude to receive on the motor windings an alternating voltage of the correct sinusoidal form with an adjustable frequency up from the network frequency (limited by the speed of the alternating current switches) and down to zero and then with a phase change of 180 °, as well as with adjustable amplitude from O to mains voltage, which allows, in turn, to create a fairly simple and reliable gearless low-speed drive technological equipment with a wide range of speed control ..
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864097607ASU1709488A1 (en) | 1986-08-06 | 1986-08-06 | Method of controlled rotation speed of three-phase asynchronous motor and device for |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864097607ASU1709488A1 (en) | 1986-08-06 | 1986-08-06 | Method of controlled rotation speed of three-phase asynchronous motor and device for |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1709488A1true SU1709488A1 (en) | 1992-01-30 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU864097607ASU1709488A1 (en) | 1986-08-06 | 1986-08-06 | Method of controlled rotation speed of three-phase asynchronous motor and device for |
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1709488A1 (en) |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5811949A (en) | Turn-on delay compensator for motor control | |
| US4159513A (en) | Static controlled AC motor drive having plug reversal capability | |
| US5034675A (en) | Polyphase machine fed by a pulse-controlled a.c. converter | |
| US3470447A (en) | Static frequency converter with novel voltage control | |
| KR920017340A (en) | AC motor drive system | |
| US4578746A (en) | Interlaced pulse-width modulated unrestricted frequency changer system | |
| US5282125A (en) | Power generation system with soft-start circuit | |
| CA1292272C (en) | Current source inverter control system for load commutated induction motor drive | |
| SU1709488A1 (en) | Method of controlled rotation speed of three-phase asynchronous motor and device for | |
| US4538220A (en) | Adjustable frequency AC motor drive using an unrestricted frequency changer system | |
| US4038592A (en) | Voltage and frequency control circuit | |
| RU2166831C2 (en) | Amplitude, phase, and frequency converter with dc voltage section | |
| US4228491A (en) | Control method for a three-phase self-excited inverter | |
| Brown et al. | High-power cycloconverter drive for double-fed induction motors | |
| US4685049A (en) | Unrestricted frequency changer switch topology | |
| SU1372543A1 (en) | Method of controlling direct three-phase frequency converter | |
| SU1288856A1 (en) | Control device for three-phase semiconductor switching device for quasisine voltage | |
| SU1471277A1 (en) | Method for controlling rotation frequency of ac motor | |
| SU1577028A2 (en) | Single-phase thyristor voltage inverter | |
| SU1365327A1 (en) | Device for controlling revolutions of induction motor | |
| SU1517109A1 (en) | A.c. electric drive | |
| SU1224943A1 (en) | Device for controlling a.c.drive | |
| SU1100694A1 (en) | Method of discrete-type frequency control and direct frequency converter | |
| SU1246281A1 (en) | Method of discrete controlling of frequency | |
| SU1621136A1 (en) | Method of controlling revolutions of double-power motor |