Асинхронный электропривод с частотно-токовым управлением

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах с высокими требованиями по точности регулирования скорости (положения ) нагрузки. Цель изобретения - повьшение точности управления моментом асинхронного двигателя. Асинхронный электропривод с частотнотоковым управлением содержит асин .хронную машину (AM) 1 с короткозамкнутым ротором, датчики 2 фазных токов и датчики 3 фазных напряжений, управляемьй источник тока (ИТ) 4, блок 5 датчиков фазных ЭДС. Формирователь 6 фазных потокосцеплений выполнен на основе апериодических звеньев 7 и снабжен фазными входами 8 для установки начальных данных. Блок 9 заданий с выходами заданий момента и потокосцепления и блок 12 преобразования координат подключены к управлякнцим входам ИТ 4. Введение пропорционально-интегрального регулятора 17, нелинейного элемента 18, двух сумматоров 19 и 20 и дополнительного блока 21 преобразования координат обеспечивает поддержание заданного потокосцепления с высокой точностью, с учетом реальной кривой намагничивания , благодаря чему повышается точность управления моментом (скоростью вращения). 1 ил. S (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) (51)4 Н 02 P 5/40, 7/42

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3807500/24-07 (22) 02.11.84 (46) 23.06.86. Бюл. У 23 (72) В.Н. Бродовский, Е.С. Иванов, А.С. Жилин и Н.В. Буторин (53) 621.313.333.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 615584, кл. Н 02 P 7/42, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 493882, кл. Н 02 P 5/40, 1973. (54) АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах с высокими требованиями по точности регулирования скорости (положения) нагрузки. Цель изобретения— повышение точности управления моментом асинхронного двигателя. Асинхронный электропривод с частотнотоковым управлением содержит асин.хронную машину (АМ) 1 с короткозамкнутым ротором, датчики 2 фазных токов и датчики 3 фазных напряжений, управляемый источник тока (ИТ) 4, блок 5 датчиков фазных ЭДС. Формирователь 6 фазных потокосцеплений выполнен на основе апериодических звеньев 7 и снабжен фазными входами 8 для установки начальных данных. Блок 9 saданий с выходами заданий момента и потокосцепления и блок t2 преобразо" вания координат подключены к управляющим входам ИТ 4. Введение пропорционально-интегрального регулятора

17, нелинейного элемента 18, двух сумматоров 19 и 20 и дополнительного блока 21 преобразования координат обеспечивает поддержание заданного потокосцепления с высокой точностью, с учетом реальной кривой намагничивания, благодаря чему повышается точность управления моментом (скоростью вращения). 1 ил.

1239824

В асинхронный электропривод введе, ны пропорционально-интегральный регулятор 17 нелинейный элемент 18 с характеристикой намагничивания асинхронной машины 1, первый 19 и второй

20 сумматоры и дополнительный блок

21 преобразования координат, опорные.входы которого подключены к фазным выходам 14 и 15 формирователя 13 опорных напряжений, а выходы — к соответствующим фазным входам 8 для

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе асинхронных машин с короткозамкнутым ротором, и может быть 5 использовано в системах с высокими требованиями по точности регулирования скорости (положения) нагрузки, например в приводах подач и глав— ного движения металлорежущих станков.

Цель изобретения — повьппение точности управления моментом асинхронного электропривода.

На чертеже представлена функциональная схема асинхронного электро- 15 привода с частотно-токовым управлением.

Схема содержит асинхронную машину

1 с кораткозамкнутым ротором, статорные обмотки которой через датчи- 20 ки 2 фазных токов и датчики 3 фазных напряжений подключены к выходам управляемого источника 4 токов, блок

5 датчиков фазных ЭДС, подключенный входами к выходам датчиков 2 и 3 25 фазных токов и напряжений, а выходами — к входам формирователя 6 фазных потокосцеплений, выполненного на основе апериодических звеньев 7 и снабженного фазными входами 8 для 30 установки начальных данных, блок 9 заданий с выходами заданий момента и потокосцепления, связанными соответственно с первым и вторым управляющими входами 10 и 11 основного блока 12 преобразования координат, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого источника 4 токов, формирователь 13 опорных напря. жений, снабженный фаэными выходами 14,0 и 15, подключенными к опорным входам основного блока 12 преобразования координат, и амплитудным выходом 16, при этом входы формирователя 13 опорных напряжений подключены к выходам формирователя 6 фазных потокосцеплений. установки начальных данных формирователя 6 фазных потокосцеплений, при этом управляющий вход пропорционально-интегрального регулятора 17, вход нелинейного элемента 18 и первый вход первого сумматора 19 обьединены между собой и подключены к выходу задания потокосцепления блока 9 заданий, выходы пропорционально-интеграль ного регулятора 17 и нелинейного элемента 18 подключены соответственно к первому и второму входам сумматора

20, выход которого соединен с вторым управляющим входом 11 основного блока 12 преобразования координат, второй вход первого сумматора 19 подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора 17, выход— к управляющему входу дополнительного блока 21 преобразования координат, а амплитудный выход 16 формирователя 13 опорных напряжений подключен к входу обратной связи пропорционально-интегрального регулятора 17.

Асинхронный электропривод с частотно-токовым управлением работает следующим образом.

Питание статорных обмоток асинхронной машины 1 с короткозамкнутым ротором (на чертеже в двухфазном исполнении) осуществляется от управляемого источника 4 токов, составленного из усилителей фазных напряжений, охваченных глубокими отрицательными обратными связями по фаз— ным токам с помощью датчиков 2 фазных токов. Переменные сигналы заданий для фазных токов формируются на выходах блока 12 преобразования координат, на входы которого поступают постоянные сигналы U U соотг 9 ветствующие заданиям для составляющих токов статора во вращающейся ортогональной системе координат, связанной с вектором потокосцепления.

Необходимые для координатных преобразований опорные сигналы в виде гармонических функций sin Я„П, cosQ„t (Q.„ — круговая частота изменения токов статора) получают на выходах 14 и 15 формирователя 13 опорных напряжений по сигналам фазных потоксцеплений 4 < Ч, поступающих с выходов

Э Э формирователя 6 фазных потокосцеплений.

В каждой фазной цепи формирователя 6 фазных потокосцеплений содержится апериодическое звено 7, выполняю- .

1239824

25 щее роль интегратора соответствующей фазной ЭДС Г,, поступающей с выхода блока 5 датчиков фазных ЭДС.

Блок 5 датчиков фазных ЭДС производит вычисление фазных ЭДС по информации о фазных токах, и напряжение

U, U, поступающих с выходов датчиков 2 и 3 фазных токов и напряжений. Фаэные ЭДС могут получаться и на выходах специальиых измерительных 1О обмоток, установленных на статоре асинхронной машины 1 (указанная связь с блоком датчиков 5 фазных ЭДС показана штрихом).

Возможность выполнения операции интегрирования фазной ЭДС с помощью апериодических звеньев 7 во всем диапазоне частот, включая нулевую, связана с необходимостью подачи на фазные входы 8 формирователя 6 фазных потокосцеплений дополнительных сигналов, соответствующих некоторым начальным данным (начальным значениям фазных потокосцеплений).

Указацные начальные значения фазных потокосцеплений на входах 8 формирователя 6 фазных потокосцеплений устанавливаются благодаря действию цепей нормированной положительной обратной связи, охватывающих каждое из фазных апериодических звеньев 7 через формирователь 13 опорных напряжений и дополнительный блок 21 преобразования координат.

При этом амплитуда начальных фазных потокосцеплений определяется сигналом, поступающим с выхода блока 9 заданий через первый сумма тор 19 на управляющий вход блока 21 преобразования координат, а фазы являются произвольными, но соответствующими двухфазной системе сигналов

Полученные по цепям положительной обратной связи произвольные значения фазных потокосцеплений определяют произвольные начальные значения сигналов на опорных входах основного блока 12 преобразования координат и произвольное начальное направление формируемого вектора потокосцепления в асинхронной машине 1.

Поскольку асинхронная машина 1 с короткозамкнутым ротором имеет симметричные по фазам магнитные цепи; то любое начальное положение вектора потокосцепления может быть принято за исходное. В дальнейшем при поступлении на вход 10 блока 12 преобразования координат сигнала U, соответствующего заданию момента И», на валу асинхронной машины 1 возникает момент, приводящий к вращению вала и к возникновению фазных ЭЦС EI, на выходах блока 5 датчиков фазных ЭДС.

Фазные потокосцепления Ч, Р на

Э выходах формирователя 6 фазйых потокосцеплений в основном определяются действием на его входах фазных ЭДС при этом роль дополнительных сйгналов на фазных входах 8 сводится к компенсированию активных составляющих выходных токов фазных апериодических.звеньев 7, которые в укаэанных условиях выполняют операции, экви. валентные интегрированию фазных ЭДС.

В электроприводе осуществляется учет кривой намагничивания магнитной цепи асинхронной машины 1 с короткозамкнутым ротором благодаря введению нелинейного элемента 18, на вход которого поступает сигнал задания потокосцепления с выхода блока 9 saданий.

Выходной сигнал нелинейного элемента 18 через второй сумматор 26 поступает на вход 11 блока 12 преобразования координат (в виде сигнала

U ), определяя величину составляющей намагничивания в токе статора.

С помощью введенного в электропривод пропорционально-интегрального. регулятора 17 осуществляется поддержание потокосцепления на заданном уровне, определенном сигналом V

Сигнал обратной связи в виде модуля

1 действительноro потокосцепления поступает на регулятор с амплитудного выхода 16 формирователя 13 опорных напряжений. При наличии рассогла-, сования заданного и действительного значений потокосцеплений выходной сигнал пропорционально-интегрального регулятора 17 определяют коррекцию величины составляющей тбка намагничивания (т. е. сигнала и через сумD матор 20) и амплитуды фазных потокосцеплений на входах 8 формирователя

6 фазных потокосцеплений (через первый сумматор 19 и дополнительный блок 21 преобразования координат).

Таким образом, введение в асинхронный электропривод с частотнотоковым управлением пропорциональноинтегрального регулятора, нелинейного элемента с характеристикой намагничивания асинхронной машины, двух сумматоров и дополнительного блока преобразования координат обеспечи1239824

Составитель В. Тарасов

Техред О.Сопко Корректор А. Обручар

Редактор А. Шандор

Заказ 340б/55 Тираж 631 .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вает поддержание заданного в электроприводе потокосцепления с высокой точностью, с учетом реальной кривой намагничивания как в режимах стоянки, так и в режимах вращения электропривода, благодаря чему повьппается точность управления моментом (скоростью вращения) в сравнении с известным решениеМ, Формула изобретения

Асинхронный электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий асинхронную машину с короткозамкнутым ротором, статорные обмотки которой через датчики фазных токов и напряжений подключены к выходам управ. ляемого источника токов, блок датчи- 20 ков фазных ЗДС, подключенный входами к выходам датчиков фазных токов и напряжений, а выходами — к входам формирователя фазных потокосцеплений, выполненного на основе апериодических звеньев. и снабженного фазными входами для установки начальных данных, блок заданий с выходами заданий момента и потокосцепления, связанными соответственно с первым и 30 вторым управляющими входами основного блока преобразования координат, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого источникатоков, формирователь опорных напряжений, снабженный фазными выходами, подключечными к опорным входам основного блока преобразования координат, и амплитудным выходом, при этом входы формирователя опорных напряжений подклЮчены;к выходам формирователя фазных потокосцеплений, о тл и ч а ю шийся, тем, что, с це-. лью повьппения точности управления моментом, в него введены пропорционально-интегральный регулятор, нелинейный элемент с характеристикой намагничивания асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, два сумматора и дополнительный блок преобразования координат, опорные входы которого подключены к фазным выходам формирователя опорных напряжений, а выходы— к соответствующим фазным входам для установки начальных данных формирователя фазных потокосцеплейий, при этом управляющий вход пропорционально-интегрального регулятора, вход нелинейного элемента и первый вход первого сумматора объединены между собой и подключены к выходу задания потокосцепления блока заданий, выходы пропорционально-интегрального регулятора и нелинейного элемента подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которого соединен с вторым управляющим входом основного блока преобразования координат, второй вход первого сумматора подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора, выход — к управляющему входу дополнительного блока преобразования координат, а амплитудный выход формирователя опорных напряжений подключен к входу обратной связи пропорционально-интегрального регулятора.