Способ регулирования скорости вращения автоматизированного частотно-управляемого электропривода и устройство для его осуществления

 

1, Способ регулирования .скорости вращения автоматизированного часг . тотно-управляемого электропривода, при котором измеряют токи в фазах oftмоток электродвигателя электропривода , преобразуют измеренные токи к . системе вращающихся координат, формируют по преобразованным значениям токов действительные значения потокосцепле- .НИИ фаз обмоток электродвигателя,сравнивают их с требуемыми значениями потокосцеплений ,сформированными в указанных координатах по заданному значению момента электродвигателя,полученные в результате сравнения напряжения,преобразуют к координатам,связанным с осями фаз обмоток электродвигателя,и приученными сигналами воздействуют на входные напряжв«ия преобразователя частоты,о тл и чающий ей тем, что, с целью повышения качества регулирования и улучшения энергетических показателей электро-; привода,дополнительно измеряют заданные мгновенные значения .выходных фаэнЫх напряжений преобразователя частоты,по и:эмеренным значениям формируют напряжение , соответствующее по величине i . Модулю обобщенного вектора выходных ; .фазных напряжений преобразователя частоты, измеряют напряжение .источника питани преобразователя частоты и формируют напряжение, соответствующее по величине, уровню ограничения амплитуды гладкой составляющей выходного фазного напряжения преобразователя частоты, сравнивают между собой по величине сформированные напряжения и при превышении требуемой величины модуля обобщенного вектора напряжений УРОВНЯ ограничения в функ-. ции требуемой величины модуля увеличивают коэффициент передачи регулирующих напряжений, управляющих фазными выходными напряжениями преобразователя частоты. 2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее преобразователь частоты, выход которого подключен к электродвигателю электропривода, систему регулирования электропри-е вода, отлич.ающее с я тем, . что в него дополнительно введены множительные элементы, число которых равно числу фаз преобразователя час4 ;тоты, функциональный преобразователь DO 00 управляющих напряжений, векторный анализатор выходных сигналов системы регулирования электропривода и датчик о напряжения, причем .каждый множительный элемент включен между соответстСП вующим выходом системы регулирования и соответствующим входом преобразователя частоты, второй вход каждого множительного элемента подключен к выходу функционального преобразователя , первый вход которого связан с выходом векторного анализатора, входы; которого соединены с выходами систе-; мы регулирования электропривода, а второй вход функционального преобраэоват ля связан через датчик напряжения с источником питания преобразоватедя частоты.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11),SU

3(51) Н 02 P 5 34 Н 02 P 7 42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (—

9 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2833894/24-07 (22) 30,10,79 (46) 23,09.83, Бюл. в 35 (72). А.М.Вейнгер, В.Ю.ЗУев, В.М.Семкин, И.М.Серый и А.А.Янко-Три ницкий (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им.С.М.Киррва (53) 621.316.718.5(088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР

9 490247, кл. H 02 Р 5/34, 1972.

2. Авторское свидетельство. СССР

М 603082, кл, Н 02 P 5/34, 1976. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ

ВРАЩЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ регулирования .скорости вращения автоматизированного частотно-управляемого электропривода, при котором измеряют токи в фазах обмоток электродвигателя злектропривода, преобразуют измеренные токи к системе вращающихся координат, формируют по преобразованным значениям токов действительные значения потокосцепле .ний фаэ обмоток электродвигателя, сравнивают их с требуемыми значениями потокосцеплений,сформированными в указанных координатах по заданному значению момента электродвигателя, полученные в результате сравнения напряжения, преобразуют к координатам, связанным с осями:

Фаз обмоток электродвигателя,и получен.

"ными сигналами воздействуют на входные напряжения преобразователя частоты,о тл и ч а ю шийся тем,что, с целью повыщения качества регулирования и улучшения энергетических показателей электро- привода, дополнительно измеряют задан» ные мгновенные значения. выходных Фаэных напряжений преобразователя частоты,по измеренным значениям формируют напряжение, соответствующее по величине юдулю обобщенного вектора выходных, .Фазных напряжений преобразователя частоты, измеряют напряжение .источника питания преобразователя Частоты и

Формируют напряжение, соответствующее по величине. уровню ограничения амп- . литуды гладкой составляющей выходного фазнога напряжения преобразователя частоты, сравнивают между собой по величине сформированные напряжения и при превышении требуемой величины модуля обобщенного вектора напряжений уровня ограничения в функ-. ции требуемой величины модуля увеличивают коэффициент передачи регулирующих напряжений, управляющих фазнЫми выходными напряжениями преобразователя частоты. Э

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее преобразователь частоты, выход которого подключен к электродвигателю злектропривода, систему регулирования электропри- е вода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, » что в него дополнительно введены множительные элементы, число которых равно числу фаэ преобразователя частоты, функциональный преобразователь управляющих напряжений, векторный анализатор выходных сигналов системы регулирования электропривода и датчик напряжения, причем. каждый множительный элемент включен между соответст-. .вующим выходом системы регулирования и соответствующим входом преобразователя частоты, второй вход каждого множительного элемента подключен к выходу функционального преобразователя, первый вход которого связан с выходом векторного анализатора, входы; которого соединены с выходами систе мы регулирования электропривода, а второй вход функционального преобра- эователя связан через датчик напряжения с источником питания преобразователя частоты.

1043S05

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах переменного тока с высокими требова ниями к качеству регулирования скорости.

Известен способ регулирования выходного напряжения преобразователя частоты в составе злектропривода с асинхронизированным синхронным двигателем (ЛСД), заключающийся в том, 0 что измеряют токи многофазной системы обмоток ротора, преобразуют измеренные величины токов к системе вращающихся координат, связанных с полем статора, по преобразованным значени- 15 ям токов ротора вычисляют ЭДС сколь- жения в обмотках ротора, кроме того, в укаэанных координатах по заданному значению скорости двигателя и сигналу задания по реактивной мощности yp статора АСД вычисляют требуемые значения токов статора и сравнивают их с вычисленными значениями ЭДС скольжения в обмотках ротора и с измеренны.ми и преобразованными в указанных ко- д5 ординатах действительными .значениями токов статора, а полученными в результате сравнения регулирующими сигналами, содержащими пропорциональную и интегральную составляющие, преобра-ЗО зонанными к координатам, связанным с многофазной системой обмоток ротора, управляют фазными выходными напряжениями преобразователя частоты, питающего роторные обмотки АСД (1) .

Наиболее близким техническим реше-З5 нием к изобретению является способ регулирования скорости вращения автоматизированного частотно-управляе-, мого электропривода, при котором измеряют токи в фазах QGMoToK электро- 40 двигателя электропривода, преобразуют измеренные токи к системе вращающихся координат, формируют по преобразованным значениям токов действительные значения потокосцеплений фаз обмоток 45 электродвигателя, сравнивают их с требуемыми значейиями потокосцепле-, ний, сформированными в указанных ко- ординатах по заданному значению момента двигателя, полученные в резуль тате сравнения напряжения преобразу-. ют к координатам, связанным с осями фаз обмоток электродвигателя, и полу., ченными сигналами воздействуют на входные напряжения преобразователя частоты (2g .

Поскольку в данном электроприводе решается задача высокого качества регулирования скорости в динамике, напряжение питания преобразователя частоты (ПЧ) выбирается исходя из макси- 60 мальных значений выходного напряжения ПЧ, которые могут возникнуть в процессе регулирования. Такой выбор . уровня напряжения питания ПЧ предОпределяет для него повышенные габарит- б5 ные показатели, а в случае непосредственного ПЧ - также и низкий коэффициент мощности. Снижение напряжения, источника питания улучшило бы экономичность ПЧ, но существенно ухудшило бы качество регулирования ввиду возникающего ограничения амплитуды максимальных выходных напряжений ПЧ уровнем напряжения источника питания.

Цель изобретения -. повышение качества регулирования.и улучшение энергетических показателей электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют заданные мгновенные значения выходных фазных напряжений преобразователя частоты, по измеренным значениям формируют напряжение, соответствующее. по величине модулю обобщенного вектора выходных фазных напряжений преобразователя частоты, измеряют напряжение источника питания,преобразователя частоты и формируют напряжение, соответствующее по величине уровню ограничения амплитудц гладкой составляющей выходного фазного напряжения преобразователя частоты, сравнивают между собой по величине сформированные напряжения и при превышении требуемой величины модуля обобщенного вектора уровня ограничения в функции требуемой величины модуля увеличивают коэффициент передачи регулирующих напряжений, управляющих фаэными выходными напряжениями преобразователя частоты.

B устройство для реализации способа, содержащее преобразователь частоты, выход которого подключен к элек тродвигателю электропривода, систему регулирования электропривода, дополнительно введены множительные элементы, число которых равно числу фаэ преобразователя частоты, функциональный преобразователь управляющих напряжений, векторный анализатор выходных сигналов системы регулирования электропривода и датчик напряжения, причем каждый множительный элемент включен между соответствующим выходом системы регулирования и соответствующим входом преобразователя частоты, второй вход каждого множительного элемента подключен к, выходу функционального преобразователя, первый вход которого связан с выходом векторного анализатора, входы которого соединены с выходами системы регулирования электропривода, а второй вход функционального преобразователя связан через датчик напряжения с источником питания преобразователя частоты, На фиг.1 показана для преобразователя частоты с непосредственной связью форма выходного фазного напряжения и его гладкой составляющей в зоне ограничения уровнем напряжения

1043805 источника питания †. U (штриховой линией показано заданное значение синусоиды выходного фазного напряжения

ПЧ); на фиг,2 — то же, для автономного инвертора с широтно-импульсной модуляцией напряжения, на фиг.3 — функ- 5 циональная схема устройстна.

Устройство (фиг.3) содержит. систему 1 регулирования, преобразователь

2 частоты (например, трехфазный), электродвигатель 3 переменного тока 10 (например, трехфазный), векторный анализатор 4, функциональный преобразователь 5, множительные элементы 6 по одному на каждую фазу ПЧ), датчик углового положения ротора, датчик . 5

8 скорости, датчик 9 напряжения.

Каждый управляющий вход преобразователя частоты (ПЧ) 2 подключен к выходу соответствующего множительного элемента 6, первый вход каждого множительного элемента подключен к соответствующему выходу системы 1 регулирования, вторые входы всем множительйых элементов 6 подключены к выходу функицонального преорразонателя 5, первый вход функционального преобразователя 5 подключен к выходу векторного анализатора 4, второй вход функ- ° ционального преобразователя 5 подключен через датчик 9 напряжения к шинам питания ПЧ, входы векторного .анализатора подключены к выходам системы регулирования, Функциональный преобразонатель выполнен таким образовал, что реализуемая юл функция остается неизменной при сигнале первого входа меньшем, Ф чем сигнал второго входа, и нараста» . ет по мере пРевышения сигналом первого входа уровня сигнала второго входа. 40

Более точно вид функции, реализуемой функциональным преобразователем, определяется следующими соотношения-. ми3

VA. Bbl »

С.помощью датчика 9 напряжения измеряют напряжение питания преобра" зователя частоты и формируют напряже.ние l3lll.р, соответствующее по ве-. личине уровню ограничения амплитуды

Гладкой составляющей выходного фазного напряжения преобразователя частоты, С помощью функционального преобразователя 5 сравнивают между собой сформированные напряжения U R и огр. и увеличивают коэффициент передачи, регулирующих напряжений путем унелич чения напряжения на выходе, функционального преобразователя и воздействия этого. напряжения на вторые входы множительных элементов Ь:, подключенных выходами к управляющи л входам преобразователя частоты и первыми входами .- к выходам системы регулиро- . вания, 0 р

О

9< Bbl» xUqop

Ugn, ви»

U(Ptl 1 рп.2

"срп г "<рп.д к arced»»

»0рп.) U(pn.(И

7" О (2) .

ОФп й09п q, 45 (0

4 и "<рп,a " <рп. q < U <рп 2» с выходное напряжение

ФП; . 50 напряжение на 1-м входе ФП; напряжение на 2-м нходе ФП; ор нь уравнения: 55

Векторный анализатор 4 —, элемент, найряжение на выходе которого равно модулю обобщенного вектора его входных напряжений по соотношению (для

3-фазного случая): где U — напряжение на выYA.Bbl» ходе элемента 4; ll»A,Ll, Ll,д, - напряжения на его входах, Способ реализуется следующим образом.

С помощью. системы 1- регулиронания измеряют токи в фазах обмоток электродвигателя 3, преобразуют измеренные токи к нращающейся системе координат, по преобразованным значениям токов формируют действительные значения потокосцеплений двигателя,.сравнивают их с требуемыми значениями потокосцеплений, сформированными в укаэанных координатах по заданному зна-. чению момента двигателя, полученные в результате сравнения напряжения преобразуют .к координатам,:связанным с обмотками двигателя. С помощью векторного анализатора 4 измеряют заданные значения выходных.фазных напряжений преобразователя частоты, сформированные на выходах системы регули-,, рования URA,l!RB, UR и по измеренным значениям формируют напряжение

tip соответствующее по величине модулю изображающего вектора выходных фазных напряжений преобразователя .

„ частоты, 1043805

ФиаЯ

355/60 исное тент", роектная,4 м Ге