Устройство для определения составляющих обобщенного вектора напряжения статора @ -фазного асинхронного двигателя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования частоты вращения асинхронного двигателя. Целью изобретения является повьшение точности и надежности работы. Указанная цель достигается введением в устройство для определения составляющих обобщенного вектора напряжения статора т-фазного асинхронного двигателя блоков 5,6 перемножения и блока 7 выравнивания уровней. Датчик 1 напряжения установлен в цепи питания инвертора асинхронного двигателя. Входы блока 7 служат для подключения к соответствующим выходам блока 4 управления инвертором. В результате обеспечивается формирование составля-. ющих обобщенного вектора напряжений статора т-фазного асинхронного двигателя в отсутствие датчиков фазных напряжений. 2 ил. с SS (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1366954 А1 (g1) 4 G 01 R 19/00, Н 02 P 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4107304/24-07 (22) 11.05.86 (46) 15.01.88. Бюл. Р 2 (72) А.Н.Королев, К.В.Куликов, А.Н.Голубев, M.Б.Бабаев, Б.В.Новоселов и В.Д.Быков (53) 621.313.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 388344, кл. Н 02 P 13/18, 1970.

Авторское свидетельство СССР

N - 1053254, кл. H 02 Р 7/42, 1982.

4 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ ОБОБЩЕННОГО ВЕКТОРА НАПРЯЖЕНИЯ СТАТОРА М-ФАЗНОГО АСИНХРОННОГО

ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования частоты вращения асинхронного двигателя. Целью изобретения является повышение точности и надежности работы. Указанная цель достигается введением в устройство для определения составляющих обобщенного вектора напряжения статора тп-фазного асинхронного двигателя блоков 5,6 перемножения и блока 7 выравнивания уровней. Датчик 1 напряжения установлен в цепи питания инвертора асинхронного двигателя. Входы блока 7 служат для подключения к соответствующим выходам блока 4 управления инвертором. В результате обеспечивается формирование составля-. ющих обобщенного вектора напряжений Я статора m-фазного асинхронного двигателя в отсутствие датчиков фазных напряжений. 2 ил.

С:, 1366954

Изобретение относится к электротехнике,. а именно к системам управления частотно-регулируемых асинхронных электроприводов, и может быть использовано для получения информации обратной связи о составляющих обобщенного вектора напряжения асинхронного двигателя.

Целью изобретения является повыше- )p ние точности и надежности работы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для определения составляющих обобщенного вектора напряжения m-фазного асинхронного двига- 15 теля; на фиг.2 — пример выполнения блока выравнивания уровней.

Устройство для определения составляющих обощенного вектора напряжения статора m-фазного асинхронного двига- 2р теля, например девятифазного, подключенного к выходам m-фазного инвертора, содержит датчик 1 напряжения (фиг. 1) ,и два суммирующих усилителя 2, 3.

Блок 4 управления инвертором выполнен 25 с входами задания напряжения и частоты и 2m выходами. В устройство введены два блока 5, 6 перемножения и блок 7 выравнивания уровней с (2m+1) входами и 2m выходами. Датчик 1 нап- ЗР . ряжения выполнен в виде датчика постоянного напряжения, предназначенного для подключения к шинам инвертора, а каждый из суммирующих усилителей 2, 3 снабжен 2m входами. При этом 2rn gr„ входов блока 7 выравнивания уровней предназначены для подключения к соот" ветствующим выходам блока 4 управления инвертором, (2m+1)-й вход блока

7 выравнивания уровней подключен к 4р выходу датчика 1 напряжения.

2m входов суммирующих усилителей

2, 3 попарно объединены между собой и подключены к соответствующим выходам блока 7 выравнивания уровней, Вы- 4r„ ходы суммирующих усилителей 2, 3 подключены к первым входам первого и второго соответственно блоков 5, 6 перемножения, вторые входы котбрых предназначены для подключения к входу 5р задания напряжения блока 4 управления инвертором. Выходы блоков 5, 6 перемножения образуют выходы устройства для определения составляющих обобщенного вектора напряжения статора шфазного асинхронного двигателя.

Устройство может быть использовано в системах частотного управления многофазными асинхронными двигателями, фазные обмотки которых объединены в

m — трехфазных систем, которые сдвинуты

3 одна относительно другой на угол — .

Блок 4 управления инвертором содержит на выходе фазосдвигающий ре-. гистр, в данном случае с 18 выходами.

Блок 7 выравнивания уровней содержит источник 8 опорного напряжения (фиг.2), выполненный на основе микросхемы 9 и транзистора 10, и диоднорезисторные делители 11-28, подключенные к выходу источника 8 опорного напряжения.

Суммирующие усилители 2, 3 выполняют, например, на основе операционных усилителей, датчик 1 напряжения — по схеме измерительного усилителя с гальванической развязкой, блоки 5, 6 перемножения — по схеме двухквадратного перемножителя сигналов с высокой линейностью и компенсацией. температурного дрейфа.

Устройство для опредения составляющих обобщенного вектора напряжения статора асинхронного двигателя работает следующим образом.

В фазосдвигающем регистре блока 4 управления инвертором формируются сигналы управления силовыми ключами. многофазного инвертора напряжения (в рассматриваемом примере — девятифазного). При этом сигналы а,, Ъ„, с„; а, Ьт, с ; aç b» сз управляют Kàтодной группой ключей инвертора, а инверсные им сигналы а „, Ь „, с,; а,, Ь2, cÿ,ó ;аЗФ b,ý с3 анодной.

Фазовый сдвиг между сигналами следуюший: между сигналами, имеющими одинаковре буквенное обозначение (например, между сигналами а,, а, а >) фат зовый сдвиг составляет 9, т.е.

20 ед. град., а между сигналами, имеющими разное буквенное обозначение, но одинаковые индексы (например, а1, Ь-,, с,), фазовый сдвиг составляет

120 эл. град. Все сигналы на выходе блока 4 управления имеют прямоугольную форму с коэффициентом заполнения периода k=0,5, т.е. осуществляется

180-градусное управление ключами инвертора. Частота выходных сигналов определяется напряжением U и изменяется от 0 до максимальной частоты питающего двигатель напряжения прямо пропорционально напряжению U<. Регулирование фазного напряжения произво3 13 дится при помощи широтно-импульсного регулятора и изменяется прямо пропорционально сигналу U

В блоке 7 выравнйвания уровней осуществляется операция приведения всех сигналов к одному уровню, пропорциональному величине постоянного напряжения., питающего инвертор, что позволяет учесть его изменения в про" цессе работы (например, подсадка при увеличении нагрузки и др.), при этом форма сигналов и фазовый сдвиг между ними остаются неизменными. В суммирующих усилителях 2, 3 из 18 прямых и инверсных сигналов фазосдвигающего регистра блока 4 управления формируются ступенчатые кривые Ц и U аналогичные по форме кривым U» и U»

Ы соответственно и совпадающие с ними по фазе и частоте, но не зависящие от реальной величины фазного напряжения. Как известно, при 180-градусном управлении ключами инвертора напряжение на фазе обмотки имеет прямоугольно-ступенчатую форму. Такая форма напряжения может быть сформирована искусственно с использованием логических сигналов, поступающих на ключи управления. Для фазы а,, например, эта -функция будет выглядеть так: Uq =2aI(t)+2a,(t)-b,(t) ñ,(t)+(,(t), где а,(t), à„(t)... — логические сигналы управления ключами инвертора.

Для тройки фаз U =Ц, где U< проекция обобщенного вектора напряжения I-й тройки фаз на ось d системы координат, неподвижно связанной с

1-.й тройкой фаз.

Аналогично получают сигналы.U и

1 для фаз Ь„ и с,. Вторая проекция обобщенного вектора напряжения тройки фаз получается следующим образом:

1(3

Подставив в последнюю формулу значеI (( ния U< и U получим U>, выражен1

1 1 ное через те же логические функции управления ключами, что и Ц,(. Те же

1 преобразования необходимо сделать для всех троек фаз. При этом все поI лученные проекции напряжений Ц и и

U записаны в своей и-й системе ко(и ординат, ось которой сонаправлена с фазой а„. Для получения обобщенного вектора напряжения всей машины необходимо осуществить приведение этих векторов к одной системе координат, связанной, например, с 1-й тройкой г

66954 -4 фаз.угол между 1-й и п-H,координатными (( осями составляет (n-1)- рад. При npum ведении к системе координат, связанной с первой тройкой фаз, получим:

«1 о 0

-«3(Ц» +U à cos20 +Ц,(зcos40

-U sin20 -U sin40 )

10 г (з

1,, о о

U@=-(U sin20 +U sin40 +ц +

2 1

+U cos20 -U> cos40), 8(ф где величины sin20, sin40, cos 20

cos 40 — постоянные коэффициенты о суммирования сигналов Ц,(и U(1 . В и n сигналах на выходах сумматоров 2 и 3 (U и U ) учитывается изменение

»1 «( питающего инвертор постоянного напряжения, но не учитывается величина фазного напряжения реального двигателя, которая прямо пропорциональна величине U, поступающей на вход блока 4 управления инвертором. Чтобы учесть реальное изменение фазного напряжения асинхронного двигателя, в устройство для определения составляющих обобщенного вектора напряже. ния m-фазного асинхронного двигателя введены блоки 5 и 6 перемножения, на выходах которых формируются сигналы:

« I ц = ц(U1, U+P„= U U1,.

На выходе устройства формируются

35 напряжения: (и Д

Ц, =K,Ц E U, cos-(n-1)+

n=q ((+U s in- (n-1)3

Э

« Tii

U =K,U (Ц sin-(n-1)+ и=1 (" m +U cos-(и-1)1 °

45 сигналах U< и U учтены как измене»» ия напряжения питания инвертора, так и изменения задания фазного напряжения асинхронного двигателя, т.е. все величины, определяющие реальное фаз50 ное напряжение.

Таким образом, благодаря введению в устройство блока выравнивания уровней, двух блоков перемножения и дат-. чика питающего инвертор постоянного

55 напряжения обеспечивается формирова-. ние составляющих обобщенного вектора напряжения статора m-фаэного асинхронного двигателя без необходимости установки большого числа датчиков

Формула изобретения

Фиг 2

Составитель А.Жилин

Редактор А.Маковская Техред 11.0ëåéíèê Корректор, А.Тяско

Заказ 6835/45 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная 4

13669 фазных напряжений, благодаря чему повышается точность и надежность работы устройства в целом в сравнении с известным решением.

Устройство для определения составляющих обобщенного вектора .напряжения 10 статора m-фазного асинхронного двигателя, подключенного к выходам инвертора, блок управления которого выполнен с входами задания напряжения и ! частоты и 2m управляющими выходами, 16 содержащее датчик напряжения и два суммирующих усилителя, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, введены два блока перемножения и блок 2р выравнивания уровней с (2m+1) входами и 2ш выходами, датчик напряжения выполнен в виде датчика постоянного напряжения, предназначенного для под-

25

54 6 ключения к шинам инвертора, а каждый из суммирующих усилителеи снабжен 2m входами, при этом 2m входов блока выравнивания уровней предназначены для подключения к соответствующим выходам блока управления инвертором, (2m+1)-й вход блока выравнивания уровней подключен к выходу датчика .постоянного напряжения, 2m входов суммирующих усилителей попарно объединены между собой и подключены к соответствующим выходам блока выравнивания уровней, выходы суммирующих усилителей подключены соответственно к первым входам первого и второго блоков перемножения, вторые входы ко-. торых предназначены для подключения к входу задания напряжения блока управления инвертором, а выходы блоков перемножения образуют выходы устройства для определения сбставляющих обобщенного вектора напряжения статора m-фазного асинхронного двигателя.