Устройство для формирования опорных сигналов управления синхронным двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение точности формирования опорных сигналов. Устройство для формирования опорных сигналов управления синхронным двигателем содержит датчик 2 фазных ЭДС и датчик 1 двойного угла поворота ротора синхронного двигателя. Выходы датчика 1 соеSJ § динены с корректирующими входами генератора 3 частоты, управляющий вход которого подключен к выходу блока 9 преобразования фазных составляющих. Две пары входов блока 9 подключены к выходам датчика 1. Выход синусоидального напряжения генератора 3 связан с входами блока 4 умножения и одним входом блока 6 умножения. Выход косинусоидального напряжения генератора 3 соединен с входами блока 5 умножения и другим входом блока 6. Выходы блоков 4 и 5 соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами сумматора 8. Выход блока 6 через масштабный усилитель 7 и выход сумматора 8 подключены к другой паре входов блока 9. Устройство обеспечивает формирование в статических и динамических режимах работы фазных напряжений на выходах генератора 3, аргумент которых оказывается равным углу поворота ротора синхронного двигателя. 1 ил. с fS (Л со 00 N9 ND СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЯ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ц1) 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOhhY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3946909/24-07 (22) 02.09.85 (46) 23.06.87. Бюл, № 23 (72) В.Н.Бродовский, Н.В ° Буторин, Е.С .Иванов, А.С .Жилин, М.И. Пятков и В.Е.Шестаков (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1086534, кл. Н 02 P 5/34, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1014117, кл. Н 02 Р 5/34, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ОПОРНЫХ СИГНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОНHbIM ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности формирования опорных сигналов. Устройство для формирования опорных сигналов управления синхронным двигателем содержит датчик 2 фазных ЭДС и датчик 1 двойного угла поворота ротора синхронного двигателя. Выходы датчика 1 сое„„SU„„1319225 А1 динены с корректирующими входами генератора 3 частоты, управляющий вход которого подключен к выходу блока 9 преобразования фазных составляющих.

Две пары входов блока 9 подключены к выходам датчика 1. Выход синусоидального напряжения генератора 3 связан с входами блока 4 умножения и одним входом блока 6 умножения.

Выход косинусоидального напряжения генератора 3 соединен с входами блока 5 умножения и другим входом блока

6 ° Выходы блоков 4 и 5 соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами сумматора 8, Выход блока 6 через масштабный усилитель 7 и выход сумматора 8 подключены к другой паре входов блока 9. Устройство обеспечивает формирование в статических и динамических режимах работы фазных напряжений на выходах генератора 3, аргумент которых оказывается равным углу поворота ротора синхронного двигателя. 1 ил.

1319225

U = К cos g

Ы

U = К.sing

f3 где К

Ы!

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с частотно-токовым управлением синхронным двигателем в ,случаях, когда возможно реализовать электронный датчик двойного угла поворота продольной оси ротора двигателя, а электромеханический датчик одинарного угла поворота этой оси разместить невозможно. 10

Цель изобретения — повышение точности формирования опорных сигналов. — масштабный коэффициент; — угол, характеризующий угловое положение продольной оси синхронного двигателя, управление которым необходимо осуществлять.

Сам по себе генератор 3 может сформировать только сигналы

На чертеже изображена структурная схема устройства для формирования 15 опорных сигналов.

Устройство содержит датчик 1 двойного угла поворота продольной оси ротора синхронного двигателя с выходами синусоидального и косинусо- 20 идального напряжений, датчик 2 фазных ЭДС, генератор 3 частоты с входами управления, с входами коррекции и с выходами синусоидального и косинусоидального напряжений, блоки 4-6 25 умножений, масштабный усилитель 7, сумматор 8 с суммирующим и вычитающим входами, блок 9 преобразования фазных составляющих с двумя парами входов, выход которого подключен к 30 входу управления генератора 3. Выходы датчика 2 фазных ЭДС соединены с входами коррекции генератора 3, выход синусоидального напряжения которого подключен к входам блока 4 умножения и к одному из входов блока

6 умножения, другой вход которого соединен с выходом косинусоидального напряжения генератора 3. Выход косинусоидального напряжения генера- 40 тора 3 подключен также к входам блока 5 умножения, выход которого соединен с суммирующим входом сумматора

8, вычитающий вход которого соединен с выходом блока 4 умножения. Выход блока 6 умножения через масштабный усилитель 7 и выход сумматора 8 подключены к одной паре входов блока 9, другая пара входов которого соединена с выходами датчика 1 двойного уг- 50 ла поворота. Входами устройства в целом являются входы датчиков 1 и 2, а выходами — выходы синусоидального и косинусоидального напряжений генератора 3. 55

Устройство работает следующим образом.

Гненератор 3 должен формировать сигналы

* +

Ud = К cos* (2)

= К sind где)» — некоторый произвольный аргумент.

Информация, которая должна воздействовать на генератор 3 с целью изменения аргумента до значения угла Ы поворота ротора синхронной машины, поступает на входы управления и коррекций генератора 3. На входы коррекции поступают фазные ЭДС синхронного двигателя, наводимые продольным потокосцеплением ротора.Эти

ЭДС поступают с выходов датчика 2

Е = - d К sin 4

0t (3)

Е = 4 cos aL t

3 где Ы вЂ” частота вращения ротора синхронного двигателя.

Датчик 2 фазных ЭДС в одном из распространенных на практике вариантов представляет собой многофазную измерительную обмотку, размещенную в пазах синхронного двигателя. Число фаз измерительной обмотки может быть два, три и более.

Для конкретности и простоты изложения на чертеже датчик 2 имеет два выхода и подразумевается, что он содержит двухфазную измерительную .обмотку. Соответственно подразумевается и двухфазное исполнение генератора 3 с двумя входами коррекции так что число фаз генератора 3 не является принципиальным для работоспособности предлагаемого устройства.

На вход управления генератора 3 поступает сигнал aU в виде постоянного напряжения, которое определяет выходную частоту Ы* генератора. Если аргумент а напряжений U<» и U» на

13192

Б = К2 з п2»

1 (6) U = К2 cos2 (7) (9) где К

На

7, на жение ц„= К, зп 2

U = К cos 2Ы (4) 45 ь|1 = К, л U1. = K > s in 2 с ;

U+ = К cos 2Ы

2 2 (5)

3 выходах генератора не равен требуемому углу л, то воздействуя сигналом

dU управления на вход управления, изменяют частоту о » генератора и тем самым изменяют и сам аргумент до тех пор, пока он не станет равным углу Ы . Воздействуя на генератор 3 по входу управления, решают задачу управления аргументом О » в статических режимах работы (установка началь-1р ных значений напряжений на интеграторах генератора) и в режимах с малыми частотами o(пока величины фазных ЭДС малы. Начиная с некоторых частот вращения а, когда величины 15 ЭДС становятся больше величины зоны нечувствительности фазных интеграторов генератора 3, фазные ЭДС, поступая на входы коррекции генератора

3 и интегрируясь фазными интегра- gp торами генератора, обеспечивают формирование выходных напряжений генератора 3 опорных сигналов в соответствии с требуемым углом с(, это происходит потому, что фазные ЭДС со- 25 держат информацию о требуемом угле d.

С учетом рассмотренной работы генератора 3 можно сказать, что узлы

1,4,5-9 предназначены для формирования сигнала дУ управления. В сово- 3р купности с генератором 3 эти узлы образуют электронную следящую систему, при этом датчик 1 играет роль задающего устройства, узлы 4-8 выполняют роль датчика сигналов обрат- 35 ной связи, блок 9 выполняет роль узла сравнения (дискриминатора), а сам генератор 3 играет роль исполнительного устройства.

Так как датчик 1 (задающее уст- 4р ройство) формирует информацию о двойном угле с и на его выходах имеем где К вЂ” масштабный коэффициент, то и узлы 4-8 (играющие роль датчика сигналов обратной связи) должны 5р формировать сигналы из сигналов генератора 3. Принимая во внимание то, что на выходах генератора 3 имеем напряжения U > и

25 будем иметь на выходе блока умножения 4 на выходе блока умножения 5 на выходе блока умножения 6

2

U = К sin II(cos a = -- sin 2 (8)

» К . ю

Напряжение Б поступает на суммирующий вход сумматора 8, à U —

3 на вычитающий вход, при этом на выходе сумматора 8 имеем

U+ = K2 (cos " — sin2/*)

= К cos 21 = Кв cos 2Ы, K

6 выходе масштабного усилителя вход которого поступает напря5

U» = К sin 2Ы» = К sin 2 ° (10) где К = К

Напряжения U "",,и Б являются фазными составляющими вектора, по которым можно определить аргумент « генератора 3.

Пара напряжений U u U на выхо1 де датчика 1 образует фазные составляющие вектора задания, определяющего угол поворота 2(ротора. Напряжения

U„, U и U, U поступают на входы преобразователя 9 фазных составляющих,выполняющего роль фазового .дискриминатора — устройства, выявляющего разность

2 — 2 » = 2(et- 3 ) = 2дс

На выходе устройства 9 появляется сигнал.где К вЂ” масштабный коэффициент.

В преобразователе 9 выходной сигнал bU формируется в соответствии со следующим выражением:

sin 23 cos 2о — sin 2a" cos 2ы =

sin(2 — 2 +) 2(oL -о. +) = 2dac (12) 13192

Составитель А. Головенко

Редактор А.Сабо Техред B.Кадар Корректор М.Шарошн

Заказ 2526/53 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул. Проектная,4

Как уже говорилось,ДБ воздействует на частоту д(генератора 3 и изменяет ее до тех пор, пока аргумент ( не станет равным углу поворота с .

Таким образом, как в статических, так и в динамических режимах работы устройство обеспечивает формирование на выходах генератора 3 фазных напряжений, аргумент которых оказывается рЗвййм углу о(поворота ротора. Повы- 10 шение формирования опорных сигналов (фазных напряжений на выходе генератора 3) достигается за счет того, что в устройстве применены аналоговые блоки: генератор, умножители, сумматор и т.д. При этом выходные напряжения генератора 3 на основе интеграторов являются плавно меняющимися величинами, что и определяет плавность, непрерывность, а следователь- 20 но, и повышенную точность выходных опорных напряжений (сигналов) устройства.

Формула изобретения

Устройство для формирования опорных сигналов управления синхронным двигателем, содержащее датчик двойного угла поворота продольной оси ротора с выходами напряжения синусоидальной 30 и косинусоидальной формы, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности формирования опорных сигналов, введены датчик фазных ЭДС, генератор частоты с входом управления, входами коррекции и с выходами напряжения синусоидальной,и косинусоидальной формы, три блока умножения, масштабный усилитель, сумматор с суммирующим и вычитающим входами и блок преобразования фазных составляющих с двумя парами входов, выход которого подключен ко входу управления гене- ратора частоты, к входам коррекции которого подсоединены выходы датчика фазных ЭДС, выход напряжения синусоидальной формы генератора частоты соединен с входами первого блока умножения и с одним из входов второго блока умножения, другой вход которого и входы третьего блока умножения соединены с выходом напряжения косинусоидальной формы генератора частоты, выход первого блока умножения подключен к вычитающему входу сумматора, к суммирующему входу которого подключен выход третьего блока умножения, выход второго блока умножения подключен ко входу масштабного усилителя, выход которого и выход сумматора соединены с одной парой входов блока преобразования фазных составляющих, к другой паре входов которого подключены выходы датчика двойного угла поворота продольной оси ротора.