Устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННОЙ МАШИНОЙ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ, содержащее преобразователь частоты, выходы которого подключены к фазным обмоткам ротора, а входы через регулятор фазных токов и блок прямого преобразоанмя координат связаны с выходами регуляторов скорости вращег ния и реактивного тока, вход для опорных сигналов блока прямого преобразования координат пгдключен к перёому выходу блока задания скорости вращения, второй выход которогои выход датчика скорости, установленного на валу асинхронной машины с фазным ротором , соединены с входами регулятора, скорости ращения. а вход регулятора реактивного тока через элемент сравнения связан с выходом преобразователя напряжения статора, подключенного входами к датчикам фазным напряжений статора асинхронной машины с фазным ротором, и с выходом реактивного тока статора блока обратного прербразования координат, снабженного выходом ак-тивного тока статора и подключенного входами к датчикам фазных токов и напряжений статора асинхронной машины с фазным ротором,о т л и ч аю щ е е с я тем, что,с целью повышения КПД,в него введены последовательно соединенные масштабный преоб§ разователь и сумматор, выход кото (Л рого соединен с первым входом элемента сравнения, при этом выходы активного.и реактивного токов статора блока обратного преобразовагния координат подключены к второму входУ сумматора и входу масштабного преобразователя соответственно, а второй вход элемента сравнения под ключен к выходу преобразователя напряжения статора.

С01ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (11)!

srso Н 02 Р 7/42

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ . ф4 ° (21) 3420342/24-07 (22) 09.04.82 (46) 07. » .83. Бюл. И 41 (72) Е.И;Бурда, Б.Я.Гумановский и В.И. Самулеев (53)62-83;621.313.3.072.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1 884065, кл. Н 02 Р 5/34, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 614511, кп. Н 02 P 7/42, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

АСИНХРОННОЙ МАШИНОЙ С ФАЗНЫИ РОТОРОИ, содержащее преобразователь частоты, выходы которого подключены к фаэным обмоткам ротора, а входы через регу" лятор фазных токов и блок прямого преобразоания координат связаны с выходами регуляторов скорости враще". ния и реактивного тока, вход для опорных сигналов блока прямого преобразования координат подключен к первому выходу блока задания скорости вращения, второй выход которого и выяод датчика скорости, установленного на валу асинхронной мащины с фазным ротором, соединены с вхо" дами регулятора., скорости вращения, а вход регулятора реактивного тока через элемент сравнения связан с выходом преобразователя напряжения статора, подключенного входами к датчикам фазным напряжений статора асинхронной машины с фавнам ротором, и с выходом реактивного тока статора блока обратного преобразования координат, снабженного выходом активного тока статора и подключенного входами к датчикам фазных токов и напряжений статора асинхронной машины с фазным ротором,о т л и ч аю щ е е с я тем, что,с целью повы" вения КПД,в него введены последовательно соединенные масатабный преобразователь и сумматор, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, при этом выходы активного и реактивного токов статора блока обратного преобразования координат подключены к второму входу сумматора и входу масштабного преобразователя соответственно, а второй вход элемента сравнения под ключен к выходу преобразователя напряжения статора.

3 10532

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управляемым электроприводам с асинхронной машиной с фаэным ротором, и может быть использовано для регулирования скорости нагрузки относительно синхронной скорости, определяемой частотой питающей сети.

Известно устройство для управления асинхронной машин6й с фазным ротором, содержащее преобразователь частоты, выходы которого подключены к фазным обмоткам ротора,, а входы через блок прямого преобразования координат и регуляторы составляющих тока ротора связаны с вйходами блока задания скорости вращения, датчика скорости и блока обратного преобразования координат, подключен-. ного входами к датчикам фаэных токов 20 и напряжений статора асинхронной машины с фазным ротором. В устройстве производится регулирование составляющих тока статора Я .

Однако в устройстве не обеспечива- 25 ется режим минимальных потерь, след"

:ствием чего является невысокий КПД, Наиболее близким к изобретению по технической -сущности является устройство для управления асинхронной . машиной с фазным ротором, содержащее преобразователь частоты, выходы которого подключены к фазным ормоткам ро, тора, а .входы через регулятор фазных токов и блок прямого преобразования

35 координат связаны с выходами регуля": торов скорости вращения и реактивного тока, вход для опорных сигналов блока прямого преобразования коорди- 40 нат подключен к первому выходу блока задания скорости вращения, второй выход которого и выход датчика скорости, установленного на валу асинхронной машины с фазным Ротором, соединены с входами регулятора скорости вращения, а вход регулятора реактивного тока через элемент сравнения связан с вы" ходом преобразователя напряжения статора, подключенного входами к датчикам фаэных напряжений статора . 50 асинхронной машины с фазным ротором, и с выходом реактивного тока статора блока обратного преобразования координат, снабженного выходом актив ного тока статора и подключенного входами к датчикам фаэных токов и напряжений статора асинхронной машины с фазным ротором j2), В известном

55 устройстве рещается задача минимизации потерь в обмотках машины, исходя из вычисленного значения реактивного тока статора по выражению

Ч, r2

1 хь гзкь чi где 01 - напряжение статора;

r - приведенное активйое сопро2 тивление ротора;

Xе - индуктивное сопротивление статора с учетом вэаимоиндукции .статора и ротора; э в ="в ". г2 (1 - активное сопРотивление статора), К

Х

""9= х, (Х,„- индуктивное сопроти.вление взаимной индукции статора и ротора).

Момент нагрузки при этом не учитывается, Выражение (1) получено из уравнений статора при допущении г< = О, что вполне удовлетворительно для машин. большой мощности. Для машин малой и средней мощности (до 50 кВт), где величина активного сопротивления статора сравнима с его реактивным сопротивлением, регулирование иэ условия поддержания заданного реактивного тока статора по закону (1) не соответствует.режиму минимизации потерь в меди машины. Поддержание реактивного тока статора позволяет реализо= вать режим минимальных потерь только при значениях момента, равных нулю, т.е. на холостом ходу $2) .

Недостатком известного устройства является невысокий КПД, так как в нем не обеспечиваются минимальные потери на всех режимах работы.

Цель изобретения. - повышение КПД устройства для управления асинхронной машиной с фазным ротором за счет минимизации потерь, в меди машины.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления асинхронной машиной. с фазным ротором, содержащее преобразователь частоты, выходы которого подключены к фазным обмоткам ротора, а входы через регулятор фазных токов и блок прямого преобразования координат связаны с выходами регуляторов скорости вращения и реактивного тока, вход для опорных сигналов блока прямого преобразования координат подключен к первому выходу блока задания скорости вращения, второй выход которого и

1053255 4 выход датчика скорости, установленного на валу асинхронной машины с,фаэ- ным ротором, соединены с входами регулятора скорости вращения,,а вход регулятора реактивного тока через элемент сравнения связан с выходом преобразователя напряжения статора, подключенного входами к датчикам= фаэных напряжений статора асинхрон-: ной машины с фаэным ротором,и с вы» 10 ходом реактивного тока статора блока, обратного преобразования координат, снабженного выходом активного тока статора и подключенного входами к датчикам фаэных токов и напряжений 1 статора асинхронной машины с фазным ротором, введены последовательно соединенные масштабный преобразователь сумматор, выход. которого соединен с первым входом элемента сравнения, при этом выходы активного и реактивного токов статора блока обратного преобразования координат подключены к второму входу сумматора и входу масштабного преобразователя соот" . ветственно, а второй вход. элемента сравнения .подключен к выходу преобразователя напряжения статора.

На чертеже представлена функци-:.. ональная схема устройст а для управ" 30 пения асинхронной машиной с фазным ротором.

Устройство для управления асинхронной машиной с фаэным ротором со" держит преобразователь 1 частоты,: выходы которого подключены к фазным обмоткам ротора, а входы через регу.лятор 2 фазных токов и блок 3 прямого,преобразования координат, связаны с выходами регулятора 4 скорости вращения и регулятора 5 реактивного тока4

Входы для опорных сигналов блока 3 :прямого преобразования кооодинат подключены к первому выходу блока 6 за-, дания скорости вращения, второй вы-. ход которого соединен с одним из вхо- дов регулятора 4 скорости вращения.

Другой вход регулятора 4 скорости вращения подключен к выходу датчика

7 скорости, установленного на валу асинхронной машины 8 с фазным, рото ром. Вход регулятора 5 реактивного . тока через элемент 9 сравнения связан с выходом преобразователя 10 напряжения статора, подключенного входамй. к датчикам 11 фаэных напряжений ста М тора, и с выходом 12 реактивного тока статора блока 13 обратного преобразо;.вания координат, снабженного также выходом 14 активного тока „статора.

К1

Входы блока 13 обратного преобразования координат подключены к датчикам

15 фазных токов статора и к датчикам

11 фаэных напряжений статора.

В устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором введены последовательно соединенные масштабный преобразователь 16 и сумматор 17, выход которого соединен с первым входом элемента 9 сравнения. Выход 14 активного тока статора блока 13 обратного преобразования

Iêîîðäèíàò подключен к второму входу сумматора 17, а выход 12 реактивного тока статора - к входу масштабного преобразователя 16. Второй вход элемента 9 сравнения подключен к выходу преобразователя напряжения 10 статорае

Устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором работает следующим образом.

Сигнал .на выходе блока 6 задания скорости вращения определяет скорость вращения. ротора асинхронной машины 8..

Вб время динамических режимов величина скорости вращения ротора отличается от заданной. Информация о действительной скорости вращения поступает с выхода датчика 7. На выходе регулятора 4 скорости вращения по результатам сравнения задан-. ной и действительной скоростей формируется сигнал, пропорциональный отклонению частоты вращения и произ" водной этого отклонения. Этот сигнал с нулевой частотой поступает на вход блока 3 прямого преобразования коор" динат, на выходах которого формиру" ются задания для фазных токов ротора.

В регуляторе фаэных токов производится сравнение заданных и измеренных фазных токов ротора, по результатам которого формируются сигналы управ" лення для преобразователя 1 частоты, питающего ротор асинхронной машины 8.

При отклонении скорости вращения от заданной сигнал на выходе регулятора 4 скорости обеспечивает изменение модуля и фазы напряжения на выходе преобразователя 1 частоты таким образом, чтобы колебания скорости вращения демпфировались и на выходе регулятора скорости вращения восстанавливался нулевой сигнал.

Сйгнал задания для реактивного тока „, машины формируется, исходя из

1053255 где

А

S анализа уравнений статора с учетом активного сопротивления и, .

Условия минимальных потерь в меди машины выполняется при следующих значениях активного .» Х» и реактивного i > токов статора л « хл,.

И - момент на валу машины;

Кв,- коэффициент пропорц-ональности. 20

Из (2) получаем условие: ч

=лхл o" 1» "л где коэффициент а, зависящий от типа машины, определяется 25

>»Хм+% 2(Хq -% » ) (g

Я г а Гл т Х

Условие (3), реализованное в устройстве, является условием минималь- З ных потерь в меди машины для всего диапазона моментов нагрузки (йез учета насыщения машины)"

Выходной сигнал активного "тока ,статора с выхода 14 блока ,13 обратного преобразования координат поступает на первый вход сумматора 17, на второй вход которого поступает сигнал с выхода масштабного преобразователя 16. На выходе сумматора 17 формируется сигнал обратной связи (л „, - o i,), поступающйй на первый вход элемента 9 сравнения. C выхода преобразователя 10 напряжения статора на второй вход элемента сравнения поступает сигналЧ /2,, играющий роль сиг нала задания-.

При изменении нагрузки на валу скорости вращения и других дина" мических переходах сигнал задания с преобразователя 10 напряжения статора отличается от сигнала обрат" ной связи с выхода сумматора 17. Разность указанных сигналов с выхода .элемента 9 сравнения поступает на вход регулятора реактивного тока

5 (например, пропорционально-инте-.грального).

Выходной сигнал регулятора 5 реактивного тока поступает на другой иэ входов блока 3 прямого преобразования координат, и обеспечивает такое изменение модуля и фазы подводимого к .ротору напряжения, . чтобы выполнялось условие (3), которое является условием минимальных потерь в асинхронной машине с фазным ротором.

Таким образом, введение в устройство для управления асинхронной машиной с фазным ротором обратной связи по разности активного и .реактивного токов статора, взятых"с определенными коэффициентами и выполненных с помощью масштабного преобразователя и сумматора, позволяет обеспечить режим минимальных потерь в меди машины, которые снижаются на

5-103, благодаря чему повышается

КПД устройства.

1о 53255

Составитель А.Жилин

Редактор И.йулла ТехредЛ.Пилипенко Корректор И.Демчик

Заказ 8898/55 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открмтий

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4