Устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННОЙ МАШИНОЙ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ , содержащее датчики фазных напряжений статора, блок задани; напряжения , выходы которых через регулятор напряжения, блок прямого преобразования координат с входакм задания активной и реактивной составлякяцих тока и рагуляторы фазных токов связаны с фазными цепякш ротора асинхронной машины, блок обратногчэ преобразования координат с выходами активной и реактивной составляющих тока, связанный входами с фазными цепями статора асинхронной машины, и блок задания частоты, выходы которого подключены к входам дпя опорных сигналов блоков прямого и обратного преобразований координат. при этом ротор асинхронной машины механически связан с валом приводного двигателя и датчиком углового положения, выходы которого соединены с дополнительными входами для опорных сигналов блока прямого преобразования координат, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, введены датчики фазных токов статора, определитель амплитуды напряжения, два масштабных усилителя и сумматор, выход которого подключен к входу задания реактивной составляющей тока блока Прямого преобразования коор,цинат,первый вход - к выходу регулятора напря§ жения, а второй вход Через первый масштабный усилитель - к выходу реактивнойхйЬставляквдей тока блока обратного преобразования координат, входы которого подключены к выходам датчиков фазных токов статора, а выход активной составляющей тока через второй масштабный усилитель - к входу задания активной составляющей тока блока прямого преобразования координат , при этом входы определителя W Ю СЛ г1мплитуды напряжения подключены к выходам датчиков фазных напряжений статора, выход - к одному из входов регулятора напряжения, а блок .задания напряжения выполнен в виде блока задания амплитуды нешряжения.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(5 ) HP 7/4 2
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPGHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3428799/24-07 (22) 28.04.82 (46) 30.07.83. Бюл. Р 28 (72) В.Н. Бродовский, Е.С. Иванов, В.Я. Туровский, H,P. Хачатрян, В.И. Читечян и Ю.Г. Шакарян (53) 621.313.333.072.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 517128, кл. Н 02 P 7/62, 1973.
2. Радин В.И., Загорский А.E., Шакарян Ю.Г. Управляемые электрические генераторы при переменной час-. тоте. М., "Знергия", 1978, с. 96. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
АСИНХРОННОЙ МАШИНОЙ С ФАЗНЫМ РОТО
РОМ, содержащее датчики фазных напряжений статора, блок задания напряжения, выходы которых через регулятор напряжения, блок прямого преобразования координат с входами задания активной и реактивной составляющих тока и регуляторы фазных токов связаны с фазными цепями ротора асинхронной машины, блок обратного преобразования координат с выходами активной и реактивной составляющих тока, связанный входами с фазными цепями статора асинхронной машины, и блок задания частоты, выходы которого подключены к входам для опорных сигналов блоков прямого и обратного преобразований координат, ÄÄSUÄÄ 1032581 А при этом ротор асинхронной машины механически связан с валом приводного двигателя и датчиком углового положения, выходы которого соединены с дополнительными входами для опорных сигналов блока прямого преобразования координат, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, введены датчики фазных токов статора, определитель амплитуды напряжения, два масштабных усилителя и сумматор, выход коTopoFo подключен к входу задания реактивной составляющей тока блока прямого преобразования координат, первый вход - к выходу регулятора напряжения, а второй вход через первый масштабный усилитель — к выходу реактивнойсоставляющей тока блока обрат фЯ ного преобразования координат, входы которого подключены к выходам датчиков фазных токов статора, а выход активной составляющей тока через с второй масштабный усилитель — к входу задания активной составляющей тока . блока прямого преобразования координат, при этом входы определителя амплитуды напряжения подключены к выходам датчиков фазных напряжений статора, выход — к одному из входов регулятора напряжения, а блок .задания напряжения выполнен в виде блока задания амплитуды напряжения.
1032581
Изобретение относится к электро-технике, точнее к устройствам для управления асинхронной машиной с фазным ротором, и может быть применено при прдектировании электромашинных генераторов с переменной скоростью 5 вращения вала приводного двигателя
:при повышенных требованиях к стабильности амплитуды, частоты и формы выходного напряжения.
Известно устройство управления асинхронной машиной с фазным ротором,,содержащее регулятор фазных токов ротора, связанный через блок прямого преобразования координат с регулятором напряжения, к выходам которого .подсоединены выходы блока задания активной и реактивной составляющих напряжения и выходы блока обратного преобразования напряжения статора Ц. о
Недостатком данного устройства управления является наличие больших искажений формы выходного напряжения при колебаниях тока нагрузки, объясняемое тем, что регулятор напряжения не реагирует непосредственно на колебания тока нагрузки. 25
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором, содержащее датчики фаэных напряжений статора, Зо блок задания напряжения, выходы которых через регулятор напряжения, блок прямого преобразования координат с входами задания активной и реактивной составляющих тока и регуляторы фаэных токов связаны с фазныьпл цепями ротора асинхронной машины, блок обратного преобраэования координат с выходами активной и реактивной составляющих тока, связаниый входами с фаэными цепями c àòoðà асинхронной машины, и блок задания частоты, выходы которого подключены к входам для опорных сигналов блоков прямого и обратного преобразования координат, при этом ротор асинхрон- 45 ной машины механически связан с валом приводного двигателя и датчиком углового положения„ выходы которого соединены с дополнительными входами для опорных сигналов блока прямого 5О преобразования координат 21.
Недостатком известного устройства управления является наличие больших искажений формы напряжения. при колебаниях тока нагрузки. Это объясняется тем, что регулятор напряжения не реагирует непосредственно на колебания тока нагрузки и не компенсирует колебания напряжения на активных и индуктивных сопротивлениях статора, приводящих к искажению фор- 6О мы выходного напряжения, что понижает точность работы электрОпривода.
Цель изобретения — повяаение точности эа счет уменьшения искажений фореля выходного синусоидального напря жения путем введения в контур регулирования напряжения положительных обратных связей по активной и реактивной составляющим тока нагрузки, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором, содержащее датчики фазных напряжений статора, блок задания наПряжения, вы ходы которых через регулятор напряжения, блок прямого преобразования. координат с входами задания активной и реактивной составляющих тока и регуляторы фазных токов связаны с фазными цепями ротора асинхронной машины, блок обратного преобразования координат с выходами активной и реактивной составляющих тока, связанный входами с фазнымицепями статора асинхронной машины, и блок задания частоты,, выходы кОторого подключены к входам для опорных сигналов блоков прямого и обратного преобразований координат, при этом ротор асинхронной машины механически связан с валом приводного двигателя и датчиком углового положения, выходы которого
ООединены с дополнительными входами для опорных сигналов блока прямого преобразований координат, введены датчики фаэных токов статора, опре-делитель амплитуд:а напряжения. дв« масштабных усилителя и сумматор, выход котсрого подключен к входу задания реактивной составляющей тока блока прямого преобразования коор=динат, первый вхоq — к выходу регулятора напряжения, В второй вход через первый масштабный Усилитель-к выходу рВ активной сОст Вяля Ощ«= Й то"ка блока- обратного преобразования координат, входы которого подключены к выходам датчиков фаэных токов статора, а выход активной составляющей тока через второй масштабный усилитель-- к входу задания активной составляющей тока блока прямого преобразования координат, при этом входы определителя амплитуды напряжения подключены к выходам датчиков фазных напряжений статора, выход — к одному из входов регулятора напряжения, а блок задания напряжения вы- . полнен в виде блока задания амплитуды напряжения.
На чертеже представлена функцио,нальная блок-схема устройства для управления асинхронной машиной с фазным ротором.
Устройство содержиг датчики 1 фазных напряжений ста;ар«. к блок 2 задания напряжения, выходь. которых через регулятор 3 напряж=ния„ блок
4 прямого преобразования -координат с входами задания В.«тив -:.:и:- реактинной составляю: их тока и регуляторы 5 фазных токов связаны с фаэными цепями ротора асинхронно маши1032881 ны б. Блок 7 обратного преобразования координат с выходами активной и реактивной составляющих тока связан входами с фаэными цепями статора асинхронной машины 6. Выходы бло:,а 8 задания частоты подключены 5 к входам для опорных сигналов блоков
4 и 7 прямого и обратного преобразования координат. Ротор асинхронной машины б механически связан с валом приводного двигателя 9 и датчиком .10 углового положения, выходы которого соединены с дополнительными входами для опорных сигналов блока 4 прямого преобразования координат. <роме того, устройство содержит датчики 11 фазных токов статора, определитель 12 амплитуды напряжения, масштабные усилители 13 и 14 и сумматор 15. Выход сумматора 15 подключен к входу задания реактивной составляющей тока блока 4 прямого пре- 2О образования координат, Первый входсумматора 15 подключен к выходу регулятора 3 напряжения, а второй вход через первый масштабный усилитель 13 к выходу реактивной-составляющей тока25 блока 7 обратногО преобразования координат. Входы блока 7 обратного преобразования координат подключены к выходам датчиков 11 фазных токов статора, а выход активной составляющей тока через второй масштабный усилитель 14 подключен к входу задания активной составляющей блока 4 прямого преобразования координат. Входы определителя 12 амплитуды напряжения подключены к выходам датчиков
1 фаэных напряжечий статора, а выход к одному из входов регулятора 3 напряжениях„Блок 2 задания напряжения выполнен в виде блока задания амплитуды напряжения.
40 устройство работает следующим образом.
Приводной двигатель 9 вращает ротор асинхронной машины б, в фазных сбмотках которой с помощью ре-. 45 гулятора 5 фаэных токов создается многофазная система токов. При этом в машине образуется вращающееся магнитное поле, которое наводит в непод- вижных обмотках статора многофазную 5О сис.ему синусоидальных напряжений,, являющихся выходными напряжениями.
Частота этих напряжений. определяется алгебраической суммой круговой. частоты вращения ротора и круговой частоты токов ротора. Амплитуда этих напряжений определяется амплитудой токов ротора, которые при работе машины 6 в режиме холостого хода (т..е. при равенстве нулю тока нагрузки, определяемого сетью 16 ) являются то- 60 ками í= ìàãíè÷èâàíèÿ, создающими магнитный поток машин б. Таким образом, в устройстве обеспечена возможность регулирования частоты и амплитуды выходного напряжения за счет регули- 65 рования частоты и амплитуды токов ротора.
Стабилизация частоты и амплитуды в устройстве осуществляется следующим образом (рассмотрим режим холостого хода, т.е. равенства нулю тока нагрузки ). Частота выходного напряжения подцерживается постоянной за счет того, что поддерживается неизменной алгебраическая сумма круговой частоты вращения ротора и круговой частоты токов ротора. При этом данная алгебраическая сумма поддерживается равной круговой частоте выходных синусоидальных напряжений, формируемых в блоке
8 задания частоты. Это достигается эа счет координатного преобразования сигналов блока 8 задания частоты и датчика 10 углового положения ротора в блоке 4 прямого преобразования коор .. динат. В результате координатного преобразования круговая частота выходов блока 4 прямого преобразования координат в любой момент време» ни будет равняться алгебраической разности круговой частоты сигналов блока 8 задания частоты и круговой частоты вращения ротора асинхронной машины б. Так как круговая частота токов ротора определяется выходными сигналами блока 4, то она также будет равна этой алгебраической разности. Таким образом, при изменении скорости вращения приводного двигателя 9 частота выходных напряжений будет стабильной и равной частоте сигналов блока 8 задания частоты. Амплитуда выходного напряжения стабилизируется за счет работы контура отрицательной обратной связи по амплитуде выходного напряжения. Реальная амплитуда выходного напряжения измеряется определителем 12 амплитуды напряжения (в качестве которого может использоваться многофазный выпрямитель) и сравнивается в регуляторе 3 напряжения с сигналом уставки, вырабатываемом в блоке 2 задания напряжения.
Сигнал рассогласования с выхода регулятора 3 напряжения поступает на вход реактивной составляющей тока блока 4 прямого преобразова:-.ия координат, на выходах которого формируются сигналы с амплитудой, соответствующей необходимой, для поддержания заданного уровня выходного напряжения, величине тока намагничивания. Регулятор 3 напряжения выполнен пропорционально-интегральным.
Рассмотрим работу устройства с током нагрузки, отличным от нуля. В этом случае в блоке 7 обратного преобразования координат определяется активная и реактивная составляющие, этого тока путем координатного преобразования выходных Сигналов датчиков 11 фазных токов статора и сиг1032581 ( -,и
Составитель А, Жилые
Редактор Н. Стащишина Техред>:.. .:;астелевич Корректо, С. Лекмар
Заказ 5418/59 Т-;щаж 6 87 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
;о делам иэабрете."лй и открытий
1l3035р NocHBBо Ж-35 Раушская набе, до 4/5 филиал ППП "Патен:с", г. ужгород, ул. Проектная, 4 налов блока 8 задания частоты. Сиг налы, пропорциональные активной и реактивной составляющим через масштабирующие усилители 13 и 14 поступают на соответствующие входы блока
4 прямого преобразования координат.
За счет действия этих сигналов в роторе в дополнение к току намагничивания формируется ток, активная и реактивная составляющие которогс соответствуют составляющим тока нагрузки. Таким образом в устройстве действует контур положительной обратной связи по составляющим тока нагрузки. Коэффициент передачи по контуру положительной обратной связи выбирается таким, чтобы скомпенсироВать пульсации выходного напряжения, возникающие при колебаниях тока нагрузки за счет изменений падений напряжения на активных и реактивных сопротивлениях асинхронной машины с фазным ро îðîì. При этом выходное
1 апряжение устройства не зависит т колебаний тока нагрузки, что дает возможность уменьшить искажения формы выходного напряжения на 20% в сравнении с известным устройством.
Таким образом, введение в предлагаемое устройство датчиков фазных то10 ков статора, определителя амплитуды напряжения, двух масштабных усилителей и сумматора, которые обеспечивают быстродействующий контур положительной обратной связи no составляющим тока нагрузки, позволяет повысить качество работы устройства для управления асинхронной машиной с фазным ротором эа счет уменьшения искажения формы выходного напряжения.
