Электропривод

 

ЭЛЕКТРОПРИВОД,содержащий синхронный двигатель, усилитель мощности, выходы которого подключены к статорным обмоткам синхронного двигателя, а управляющие входы - к выходам регуляторов фазных токов, датчики углового положения и скорости, установленные на валу синхронного дви гателя, последовательно соединенные блок задания , первый элемент сравнения, регулятор скорости, формирователь управляющего сигнала, элемент токоограничения и блок преобразования координат, выходы которого подключены к управлянядим входам регуляторбв фазных токов, а опорные входы к выходам дагчи1ка углового положения , датчики фа;зных токов статора. подключенные выходами к входам обратмьЕХ связей соответствугодих регуляторов фазных токов, и вьтрямитель, вход которого объединен с други входом первого элемента сравнения и подключен к выходу датчика скорости , при этом выход выпрямителя соединен с другим входом формирователя управляющего сигнала, о т л и чающийсй тем, что, с целью повышения точности управления скоростью вращения, формировач ель управляквдего сигнала состоит из источника постоянного напряжения, второго элемента сравнения и последовательно соединенных третьего (Л элемента сравнения, ограничителя напряжения с релейной характеристикой , множителя и интегратора, выход которого образует выход формиро вателя управляющего сигнала и подключен к одному иэ входов третьего элемента сравнения, другой вход которого образует первый вход формирователя управляющего сигнала, при этом выход второго элемента ел сравнения подключен к другому входу « множителя, один из входов второго 01 элемента сравнения подключен к выходу источника постоянного напряжения , а другой вход образует второй вход формирователя управляющего сиг нала .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5 )4 Н 02 Р 7 42 5/34 ф;,».. - . (,;Ф ф „.,и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "- .

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 3643812/24-07 (22) 21. 09. 83 (46) 30.07.85. Бюл. й" 28 (72) В.С. Вальков„ В.В. Жулавян, E.È. Кутузов и M.В. Толстиков (7 1) Новосибирский электротехнический институт (53) 62-83: 621. 3 13. 333 (088. 8) (56) Бродов ский В. Н ., Иванов Е.С.

Приводы с частотно-токовым управлением. М., "Энергия", 1974, с.31.

Авторское свидетельство СССР

1112520, кл. Н 02 P 7/42, 1.983. (54)(57) ЭЛЕКТРОПРИВОД,содержащий синхронный двигатель, усилитель мощности, выходы которого подклюЧены к статорньпк обмоткам синхронного двигателя, а управляющие входы — к выходам регуляторов фазных токов, датчики;углового положения и скорости, установленные на валу синхронного дви1гателя, последовательно соединенные блок задания, первый элемент сравнения, регулятор скорости., формирователь управляющего сигнала, элемент токоограничения и блок преобразования координат, выходы которого подключены к управляющим входам регулятордв фаэных токов, а опорные входык выходам датчика углового положения, датчики фа,зных токов статора, „„Я0„„117О575 А подключенные выходами к входам обратных связей соответствующих регуляторов фазных токов, и выпрямитель, вход которого объединен с другим входом первого элемента сравнения и подключен к выходу датчика скорости, прн этом выход выпрямителя соединен с другим входом формирователя управляющего сигнала, о т л и . ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности управления скоростью вращения, формирователь управляющего сигнала состоит из источника постоянного напряжения, второго элемента сравнения и последовательно соединенных третьего элемента сравнения, ограничителя напряжения с релейной характеристикой, множителя и интегратора, выход которого образует выход формирователя управляющего сигнала и подключен к одному из входов третьего элемента сравнения, другой вход которого образует первый вход формирователя управляющего сигнала, при этом выход второго элемента сравнения подключен к другому входу множителя, один из входов второго элемента сравнения подключен к выходу источника постоянного напряжения, а другой вход образует второй вход формирователя управляницего сигнала.

1! 70575

Изобретение относится к электро-. технике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе синхронных двигателей, и может быть использовано в различных областях промышленности для регулирования скорости и положения нагрузки при высоких требованиях к точности и качеству регулирования.

Цель изобретения — повышение точ1О ности управления скоростью вращения синхронного двигателя.

На чертеже представлена функциональная схема электродвигателя с синхронным двигателем. 15

Электропривод содержит синхронный двигатель 1 (на чертеже представленный в двухфазном исполнении), усилитель 2 мощности, выходы которого подключены к статорным обмоткам синхронного двигателя 1, а управляющие входы - к выходам регуляторов 3 и 4 фазных токов, датчик 5 углового положения и датчик 6 скорости, установленные на валу синхронного двигателя 1, последовательно соединенные блок 7 задания, первый элемент 8 сравнения, .регулятор 9 скорости, формирователь 10 управляющего сигнала, элемент 11 токоограничителя и ЗО блок 12 преобразования координат, выходы которого подключены к управляющим входам регуляторов 3 и 4 фазных токов, а опорные входы — к выходам датчика 5 углового положения,35 датчики 13 фазных токов статора, подключенные выходами к входам обратных связей соответствующих регуляторов

3 и 4 фазных токов, и выпрямитель

14, вход которого объединен с дру- 4О гим входом первого элемента 8 срав- нения и подключен к выходу датчика

6 скорости, при этом выход выпрямителя 14 соединен с другим входом формирователя 10 управляющего сигнала. 45

Формирователь 10 управляющего сигнала составлен из источника 15 постоянного напряжения, второго элемента 16 сравнения и последовательно соединенных третьего элемента 17 О сравнения, ограничителя 18 напряжения с релейной характеристикой, множителя 19 и интегратора 20, выход которого образует выход формирователя 10-управляющего сигнала 10 и под- Ы ключен к одному из входов третьего элемента 17 сравнения, другой вход которого образует первый вход формирователя 10 управляющего сигнала, при этом выход второго элемента 16 сравнения подключен к другому входу множителя 19, один из входов второго элемента 16 сравнения, подключен к

4 выходу источника 15 постоянного напряжения, а другой его вход образует второй вход формирователя 10 управляющего сигнала.

Электропржвод работает следующим образом.

Питание статорных обмоток синхронного двигателя 1 осуществляется от усилителя 2 мощности, управляющие сигналы для которого формируются. с помощью регуляторов 3 и 4 фазных токов по результатам сравнения сигналов задания фазных токов, поступающих с выходов блока 12 преобразования координат, и сигналов, соответствующих действительным фазным токам, поступающим с выходов датчиков

13 фазных токов. На управляющий вход блока 12 преобразования координат поступает сигнал, получаемый с помощью регулятора 9 скорости, формирователя 10 управляющего сигнала и элемента 11 токоограничения по результатам сравнения на элементе 8 сравнения сигнала U задания скоросФ ти вращения, поступающего с выхода блока 7 задания, и сигнала действительной скорости вращения о, поступающего с выхода датчика 6 скорости, Указанный сигнал преобразуется в блоке 12 преобразования координат в сигналы задания фазных токов с помощью опорных функций, поступающих с выходов датчика 5 углового положения, Регуляторы 3 и 4 фазных токов выполнены с релейными характеристиками и обеспечивают отработку заданных фазных токов в достаточно широком диапазоне частот. Однако при ограничениях, накладываемых усилителем 2 мощности (при малых запасах по напряжению), а также в тех случаях, когда ЭДС вращения синхронного двигателя 1 сравнима с величиной напряжения в звене постоянного тока усилителя 2 мощности, резкие изменения заданий на контуры фазных токов (например, от внешних возмущений) приводят к появлению ошибок в токовых контурах и нарушению симметрии системы токов в статорнык обмотках. При этом нарушается стро1170575 гое соответствие между электромагнитным моментом на валу синхронного двигателя и его заданием U+ на выходе формирователя 10 управляющего сигнала возникают динамические ошибки и снижается точность системы.

Для устранения указанного недостатка необходимо, чтобы скорость изменения сигнала задания фазного тока (или скорость изменения сигнала U ) не превышала максимально возможной скорости изменения тока в статорной обмотке синхронного двигателя 1, т.е. для любой из фаз должно выполняться неравенство

| а11, | ац.!

Выполнение укаэанного неравенства реализуется в электроприводе с помощью формирователя 10 управляющего сигнала, На выходе элемента 17 сравнения получают разность между выходным сигналом регулятора 9 скорости и выходным сигналом U формирователя

10 управляющего сигнала, определяющего электромагнитный момент синхронного двигателя 1.

На выходе ограничителя 18 напряжения с релейной характеристикой получают постоянное напряжение с нормированной амплитудой, которое интегрируют с помощью интегратора

20, образуя сигнал U ö.

Формирователь 10 управляющего сигнала по представленной схеме, ограничивая скорость изменения сигнала U, не вносит фазового сдвига в контуры управления фазными токами в широком диапазоне частот, что обеспечивает высокую точность управления скоростью вращения синхронного двигателя 1.

В электроприводе осуществляется дополнительная корректировка скорости нарастания сигнала U в функции скорости вращения Ю . Для этого введен выпрямитель 14, на выходе которого получают сигнал /и> /, соответствующий модулю скорости.

С помощью элемента 16 сравнения производится сравнение полученного

10 сигнала /à> / с уставкой U поступающей с выхода источника 15 постоянного напряжения. По результатам сравнения укаэанных сигналов с помощью множителя 19, установленного

15 на входе интегратора 20, производится изменение скорости нарастания сигнала U с учетом действия противо-ЭДС (скорости вращения) синхронного двигателя. При этом обеспечи10 вается согласование скоростей нарастания сигналов заданий и действительных фазных токов синхронного двигателя в широком диапазоне частот, а следовательно, и высокая точность

25 управления скоростью вращения, Таким образом, введение в формирователь управляющего сигнала электропривода двух элементов сравнения, источника постоянного напряжения, ограничителя напряжения, множителя и интегратора позволяет решить задачу согласования скоростей нарастаний сигналов заданий и действительных фазных токов синхронного двигателя в широком диапазоне частот, без внесения фазовых искажений в контуры формирования.фаэных токов.

Благодаря этому устраняются погрешности формирования токов, пи40 тающих статорные обмотки синхронного двигателя от ограниченного по мощности усилителя, и повышается точность управления моментом и скоростью вращения.

1170575

Составитель А, Жилин

Редактор И. Касарда Техред Т.Фанта

Корректор В. Гирняк

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

Даказ 4713/52 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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