Электропривод
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором . Целью изобретения является снижение уровня шзгма и вибраций и повышение точности регулирования частоты врасдения асинхронного электродвигателя .. За счет Езедения в состав электропривода блока преобразования управляющих воздействий изменяют алгоритм управления автономным инвертором капряжения TaKi-iM образом, что в ре.-тультате снижаются мгновенные значения производных ошибок вектора тока, статора . Снюкение производных позволяет уменьшить уровень шума и вибраций электродвигателя, повысить точность регулирования .токов статора,, частоты вращения ротора без увеличения частоты коммутации в автономном инверторе при одновременном повьштении степени использования напряжения источника питания. 2 ило5 2 табл. S SS ОО СЛ 4 00 ОС о
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (191 (11) (g1j 4 И 02 P 7/42
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTQPClHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ТИЙ (21) 3914157/24-07
{22) 20.06.85 (46) 23.11.87. Бюл. Ф 43 (71) Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина и Институт проблем управления (автоматики и телемеханики) (72) Н.Л.Архангельский, Б.С.Курнышев, В.В.Пикунов. В.И.Уткин, Д.Б.Изосимов, В.Г.Зезин и Е.В.Макаров (53) 621,316,718(088.8), {56) Pfaff G. Nick А. Direkte
БСromregelung bei Drehstromantrieben
mit Pu1svchselrichter. — Rege1ungstechn. Prax., 1983, 25, Р11, 472477.
Кашканов В.B. Управление силовым преобразователем в замкнутом токовом контуре. В кн. ., Силовые вентильные преобразователи, Новосибирск, 1984, с. 82-89. (5 4) ЭЛЕ. Р01РИВ0Д (57) Изобретение относится к электра-.ехнике и может быть использовано для управгения асинхронными электродвигателями с кораткозамкнутым рата ром. Целью изобретсния является снижение уровня шума и вибраций и повышение точности регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя. Ба счет .:ведения в сас;ав эпектрапривода блока преобразования управляющих воздействий изменяют алгоритм управления автономным инверторо;. напряжения таким образам, что в ре-,ультате снижаютсч мгновенные значения производных ошибок вектора тока. =ò-.àЯ торя. Снюкение производных позволяет уменьшить уровень шума и вибраций электродвигателя, повысить точность регулирования токов статара. частоты С вращения ротаря без увеличения частоты коммутации в автономном инверто- 2 ре при одновременном павьпиении степе- р ни использования напряжения источника р питания. 2 ил., 2 табл. lw
13543
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором.
Цель изобретения — снижение уровня шума и вибраций и повышение точности регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя., 10
На фиг. 1 показана структурная схема электропривода", на фиг. 2схема блока преобразования управляющих воздействий.
Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1, подключенный статорными обмотками к автономному инвертару 2 напряжения, датчик 3 токов статора асинхронного электродвигателя 1, выходы кстарага подключены к входам блока 4 линейнога преобразователя таков статора, выходы которого соединены с первыми входами блока 5 сравнения, вторые входы кото= рого подключены к выходам блока 6 задания, блок 7 вычисления линейных комбинаций таковых ошибок, входы которого подключены .к выходам блока
5 сравнения, а выходы через блок 8 определения знаков таковых ошибок соединены с первыми входами формиро-. вателя 9 =- amos yriya zaeg x ec pezствий, вторые входы катарага через последовательно соединенные блок 10 определения знаков н пряжений и блок ЗБ
11 линейного преобразования компонент вектора эквивалентного напряжения соединены с выходами измерителя 12 вектора зквивалентного напряжения, блок 13 преобразования управляющих 40 воздействий, первые входы которого подключены к выходам формирователя 9 знаков управляющих воздействий, вторые входы подключены к выходам из.мерителя 12 вектора эквивалентного напряжения, а выходы блока 13 преобразования управляющих воздействий соединены с входами измерителя 12 вектора . эквивалентного напряжения и с управляющими входами автономного 80 инвертора 2 напряжения„
Блок 13 преобразования управляющих воздействий (фиг. 2) сацержит два сумматора 14 и 15, масштабный усилитель 16, дешифратор 17, три релейных элемента 18-20, мультиплексор
21, RS-триггер 22, инвертор 23, два логических элемента ЗИЛИ-НЕ 24 и 25, три логических элемента ЗИЛИ 26-28, 80 2 четыре логических элемента HE 29-32, три логических элемента 2ИЛИ 33-35, восемь логических элементов 2И 36-43.
Первые входы первого, второго и третьего логических элементов ЗИЛИ
26-, 28 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами дешифратора 17 и образуют первые входы блока 13 преобразования управляющих воздействий, вход инвертора 23 и вход масштабного усилителя 16 образуют вторые входы блока 13 преобразования управляющих воздействий, выход масштабного усилителя 16 соединен с первыми входами первого и второго сумматоров 14 и 15, второй вход первого сумматора 14 подключен к выходу инвертора 23, второй вход второго сумматора 15 объединен с входом инвертора 23 и входом первого релеи" ного элемента 18, входы второго и третьего репейных элементов 19 и 20 соединены с выходами соответственно первого и второго сумматоров 14 и
15, выходы первогс, второго и третьего релейных элементов 18-20 соединены с информационными входами мультиплексора 21„ выход которого подклю- чен к объединенньь. первым входам первого и второго логическога элементов
2И 36 и 37, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами RS-триггера 22, входы К и Я которого подключены к выходам соответственно первого и второго логических элементов ЗИЛИ-НЕ
24 и 25, а адресные входы мультиплексора 21 соединены с выходами дешифратора 17, входы первого логического элемента ЗИЛИ-НК 24 соединены с выхацами четных разрядов дешифратора
17, входы второго логического элемента ЗИЛИ-НЕ 25 соединены с выходами нечетных разрядов дешифратара 17, выход первого логического элемента
2N Зб соединен с вторыми входами первого, второго и третьего логических элементов ЗИЛИ 26-28, выход второго логическа:.о элемента 2И 37 соединен с третьими входами первого, второго и третьего логических элементов ЗИЛИ 26-28 и с первыми входами третьего, четвертого и пятого логических элементов 2И 38-40 непосредственна и через первый логический элемент НЕ 29 — первыми входами шестого, седьмого и. восьмого логических элементов 2И 41-43, выход первого з
4 логического элемента ЗИЛИ 26 подклю- Блок 5 сравнения формирует сигналы чен к второму входу шестого логичес- ь1, r?i > по следующим уравнениям кого элемента 2И 41 и через второй логический элемент HE 30 — к второму 5 d i< = i 2 — 1, входу третьего логического элемента (2)
2И 38, выход второго логического 1р элемента ЗИЛИ 27 подключен к второму входу седьмого логического элемента С выхода блока 5 сравнения сигна2И 42 и через третий логический эле- 10 лы di< z?i> поступают на входы мент HE 31 — к второму входу четвер- блока 7 вычисления линейных комбинатого логического элемента 2И 39, вы- ций токовых ошибок, который формирует ход третьего логического элемента выходные сигналы S, Б2z, Я„,?, Б и, ЗИЛИ подключен к второму входу вось- S, „, S 2п, по следующим уравнениям
1pZ
Р мого логического элемента 2И 43 и через четвертый логический элемент (Б-,; -1 -Г3 О (Ь1q
НЕ 32 — к второму входу пятого ло- Б„) l7 О " (di>(-ГЗ 3
d1а гического элемента 2И 40, входы первого логического элемента 2ИЛИ 33 соединены с выходами шестого и третьего логического элементов 2И 41, 2 - 2 з
2 2
r S s„,) 3 (3) 20 38, входы второго логического элемента 2ИЛИ 34 соединены с выходами: седьмого и четвертого логических элементов 2И 42 и 39, входы третьего логического элемента 2ИЛИ 35 подключены к выходам восьмого и пятого логических элементов 2И 43 и 40, выходы первого, второго и третьего логических элементов 2ИЛИ 33-35 образуют выходы блока 13 преобразования управляющих воздействий. Асинхронный электропривод работает следующим образом. Датчик 3 токов статора вырабаты35 вает сигналы i A, i, пропорциональные фазным токам асинхронного двигателя 1. Эти сигналы поступают на входы блока линейного преобразования токов статора 4, который осуществляет пРеобРазование сигналов 1д, ir из системы координат А, В, С в систему координат ?, P по уравнениям «ГЗ 3 2 2 «3 1 2 2 srI„77 2??? С выхода блока / вычисления линейных комбинаций токовых ошибок сигналы Б(? У S 2r э S rr S 2?rý Я (??р Я2 ???поступ ют на входы блока 8 определения зна- ков токовых ошибок, который формирует выходные сигнал? Б1я?? Б,, 81gu S2r Б1 Б?? S< ?? Б18 2 и S-gu S t rr> Sigu Б ??? по уравнениям +S,, если S o О S1gu S -S если О +S если S 2 О Р 2Т Б а О -Б, если +S,, если . Би? > О (4) 45 Sigu S Srzl < 0 -S, если +S если S ъ О о Б1Я?? Б -S, если S, с О о 50 если S, ?rl ) О если S,.„l ñ О если. Я и >О если S,??? с 0 +Я @ иг -Бо, i = -(i +i,) Выходные сигналы i i блока 4 линейного преобразования токов статора поступают на первые входы блока 5 сравнения, на вторые входы котоporo rrocTyrraeT cHrHRJlbl 1g блока 6 задания. +Я 2П Så э где S — постоянная величина. 13543 С выхода блока-8 определения знаков токовых ошибок сигналы Sigu S» Sxpu Szq, Яз.8» S Sigu S„,,,,поступают на п > в э первые входы формирователя 9 знаков управляющих воздействий, который формирует управляющие воздействия U, U, U в соответствии с табл. 1. U, = T, ° C + Т, С +U, если U > ) 0 -U, если 13 д 0 +U» если О, > 0 -U, если U + 0 (7) 20 Sigu U, U» = Т С, + Т С где т! Т Тэ — вспомогательные ло25 гические функции Sigu U, Т, = Н, + С, + С +U е.сли U > 0 -Н, если У с 0 Т =Н + С, +С (8) = 0 + С, + С С, = P С = Р ° Q (9) 40 е „е (6) е вс . евр ест ест М S =U 8 = ЗН -Up (10) 43 U U На вторые входы формирователя 9 знаков управляющих воздействий с выходов блока 10 определения знаков напряжений поступают сигналы Sigu Н, >3-gu Ugp, Sj-gu U, которые формируются в соответствии с уравнениями где О, — постоянная ведичина. На входы блока 10 определения знаков напряжений с выходов блока 11 линейного преобразования компонент вектора эквивалентного напряжения поступают сигналы U,д, 4в . U c > которые формирует последний в соответствии с уравнениями где е, е „,, е,„, е, е„, е, — проекции направляющих орт фаз асин" хронной машины на оси координат cc P, На входы блока 11 линейного преобразования компонент вектора эквивалентнога напряжения с выходов измерителя 12 вектора эквивалентного напряжения поступают сигналы U Up, пропорциональные значениям компонент вектора эквивалентного напряжения. Эти сигналы формируются к измерителе вектора 12 эквивалентного напряжения путем фильтрации выходных сигнал . 4 М лов управления U, О, tJ-, которые 6 поступают на входы измерителя 12 вектора эквивалентного напряжения с выходов автономного инвертора 2. С выходов формирователя 9 знаков управляющих воздействий сигналы управления Н,, U,,U поступают на первые входы преобразователя 13 управляющих воздействий, на вторые входы которого с выхода измерителя 13 вектора эквивалентного напряжения поступают сигналы U<, Преобразователь 13 управляющих воздействий формирует выходные сигналы управления О,, U, U" в соответствии с уравнениями где С;, С вЂ” сигналы принудительного перехода где Р, Q Q †. выходные сигналы мультиплексора 21 и RtSтриггера 22 (фиг. 2).. Блок 13 преобразования управляющих воздействий работает следующим образом. Сумматоры 14 и 15, масштабный усилитель 16 и инвертор 23 преобразуют, компоненты вектора эквивалентного напряжения Н, Up в их линейные комбинации S1, S2 S3 в соответствии с уравнениями Релейные элементы 18, 19, 20 преобразуют линейные комбинации St, S2, 7 !3543 S3 компонент U, U> вектора эквивалентного напряжения U „ в их знаки SS!, SS2, SSÇ. Дешифратор 17 преобразует код, заданный входными переменными U!, U, U, в соответ.5 ствии с уравнениями = U< ° U ° U "2 = П "2 Ц 10 з г ъ 4 1 2 Ъ 6 1 2 3 6 1 2 3 Зависимость состояний выходных 20 переменных L,, ..., L6 от входных U, U 2, U показана в таблице переключений и дешифратора 17 (табл. 2). Мультиплексор 21 реализует системы логических уравнений = N Q (14) Q = М F< = SS1 SS2 SS3 F = SS1 SS2 $$3 Fç $$1 $$2 $$3 Fz= $$1 SS2 SSÇ N, =1., +?. +2 N2=L, +L +Lg 30 (12) (15) — P ° Q С = P Q F = SS1 SS2 $S3 F = SSi SS2 SS3 Преобразование знаков управляющих воздействий U U, U> в выходные + + + 40 сигналы управления U U U, осуществляются на логических элементах 26-43. Вспомогательные сигналы Т,, Т2, Т формируются с помощью логических элементов ЗИЛИ 26-28. М, =FL(+ГТ. = F2L2 + F2L 2 (13) F L зL М4 = Р Ь + Р ?, Таким образом, введение блока 13 преобразования управляющих воздействий позволяет изменить алгоритм управления автономным инвертором напря60 жения так, что в результате снижаются мгновенные значения производст венных ошибок вектора тока статора. Вследствие снижения производных уменьшается уровень шума и вибраций двигателя, повышается точность регулирования токов статора, частоты вращения ротора без увеличения частоты коммутаций в автономном инверторе при одновременном повышении степени 5 2 6 Ма = FLs + FsLi P = M, M М M Mq М Причем уравнения (12) являются вспомогательными и служат для определения сектора, в котором находится вектор U „ . Выходная переменная P мультиплексора 21 принимает значения логической единицы, если требуется переход к состоянию вестора управля80 8 ющих воздействия с одинаковыми знаками его компонент. Устройство запоминания направления вектора управляющих воздействий реализует уравнения (14) и выполнено на RS-триггера 22 и двух логических элементах ЗИЛИ-НЕ 24 и 25. Преобразователь кода, выполненный на логических элементах 2И 36 и 37, формирует сигналы С, и С2 принудительного перехода векторв управляющих воздействий к состояниям с положительными (сигнал С,) и с отрицательными (сигнал С ) знаками компонент. При отсутствии команды принудительного перехода чигналы С, и С2 равны нулю. По команде принудительного перехода соответствующий сигнал (С, или С,) принимает значение, равное единице. Логические элементы 2И 36 и 37 реализуют уравнения 54380 1З использования напряжения источника питания. Формула из обретения Электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный статорными обмотками к автономному инвертору напряжения, датчик токов статора асинхронного электродвигателя, выходы которого подключены к входам блока линейного преобразования токов статора, выходы которого соединены с первыми входами блока сравнения, вторые входы которого подключены к выходам блока задания, блок вычисг!ения линейных комбинаций ToIcoBblx ошибок, входы KoTopoI o I!op, ключены к выходам блока сравнения, а выходы через блок определения знаков токовых ошибок соединены с первыми входами формирователя знаков упI равляющих воздействий, вторые входы которого через последовательнр соединенные блок определения знаков напряжений и блок линейного преобра" зования компонент вектора эквивалентного напряжения соединены с, выходами измерителя вектора эквивалентного напряжения с тремя входами, о т л и-. ч а ю шийся тем, что, с целью снижения уровня шума и вибраций и повышения точности регулирования ч»стоты вращения, введен блок преобразо вания управляющих воздействий, первые входы которого подключены к выходам формирователя знаков управляющих воздействий, выходы измерителя вектора эквивалентного напряжения соединены с вторыми входами блока преобразования управляющих воздействий, выходы которого соединены с входами измерителя вектора эквивалентного напряжения и с управляющими входами автономного инвертора напря-. жения, при этом блок преобразования управляющих воздействий содержит два сумматора, масштабный усилитель, дешифратор, три релейных элемента, мультиплексор, RS-триггер, инвертор два логических элемента ЗИЛИ-НЕ, три логических элемента ЗИЛИ, четыре логических элемента НЕ, три логических элемента 2ИЛИ, восемь логических элементов 2И, первые входы первого, второго и третьего логических элементов ЗИЗАК соединены состветственно с .первым, вторым и третьим входами дешифратора и образуют первые входы блока преобразования управляющих воздействий, входы инвертора и масштаб5 ного усилителя образуют вторые входы блока преобразования управляющих воздействий, выход масштабного усилителя соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, второй вход первого сумматора псдключен к выходу .инвертора, второй вход второго сумматора объединен с вхсдом инвертора и входом первого релейного элемента, входы второго и третьего релейных элементов соединены с выходами соот5 ветственно первого и второго сумматоров, выходы первого, второго и третьего релейных элементов соединены с информационными входами мультиплексора, выход которого подключен к объединенным первым входам первого и второго, логических элементов 2И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами RS-триггер», входь! R u S которого подключены к выходам соответственно первого и второго логических элементов ЗИЛИ-НЕ, адресные входы мультиплексор» соединены с выходами дешифратора, входы первого логического элемента ЗИЛИ-НЕ соединены с выходами четных разрядов дешифратора, входы второго логического элемента ЗИЛИ-НЕ соединены с выходами нечетных разрядо» дешифратора, выход первого логического элемента 2И соединен с вторыми входами первого, второго и третьего логических элементов ЗИЛИ, выход второго логи40 ческого элемента 2И соединен с третьими входами первого, второго и третьего логических элементов ЗИЛИ и с первыми входами третьего", четвертого и пятого логических элементов 2И непосредственно и через nepg5 вый логический элемент НŠ— с первыми входами шестого, седьмого и восьмого логических элементов 2И, выход первого логического элемента ЗИЛИ подключен,к второму входу шестого БО логического элемента 2И и через второй логический элемент НŠ— к второму входу третьего логического элемента 2И, выход второго логического элемента ЗИЛИ подключен к второму входу седьмого логического элемента 2И и через третий логический элемент HE — к второму входу четвертого логического элемента 2И, выход третье13543.80 )2 ro логического элемента ЗИЛИ подклю- 2ИЛИ подключены к выходам седьмого чен к второму входу восьмого логи- и четвертого логических элементов 2И, . ческого элемента 2И и через четвертый входы третьего логического элемента логический элемент НŠ— .к второму 2ИЛИ подключены к выходам восьмого входу пятого логического элемента 2И, и пятого логических элементов 2И, -5, входы первого логического элемента выходы первого, второго и третьего 2ИЛИ соединены с выходами шестого и логических элементов 2ИЛИ образуют третьего логических элементов 2И, выходы блока преобразования управлявходы второго логического элемента ющих воздействий. Таблица et Управляющие ваацейстйия (u, йнмх ояовых З В !1, В ВЦ V, V3 -з!в ЗiК" S«sigu S« б! 2 б! -Sigu 8 и Sigu Byn S1gu З,и -Sigu S, -Sigu 8, Sigu S ur б! б! Таблица 2 L, U, Ьу Ь! э цэ 112 О 0 О О 0 0 1 0 0 0 0 О. 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 О 0 1354380 gag Составитель С: Пазднуков Редактор С. Патрушева Техред И.Верес Корректор ?i. Nàêñèìèøèíåö Заказ 5711/53 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 уХ ) Sr , /7 (3у Ш Тираж 659 Подписное ЯЩЩЩ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Рауяскан наб., д. 4/5 g)
