Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электро технике. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения в условиях ограниче-- ния по напряжению силового источника питания. Указанная цель достигается введением в электропривод переменно го тока усилителя 9 с регулируемым насьщением, блока деления 13, нульоргана 14, коммутирующего элемен та 15, блоков 16, 17 задания постоян ных сигналов и.блока 18 задания про дольной составляющей тока статора синхроннсзго двигателя 1. В области высоких частот вращения нуль-Морган 14 замыкает коммутирующий элемент 15. На вход преобразователя координат 5 поступает задание по продольной составляющей тока статора синхронного двигателя 1. В результате увеличивается максимальное значение попереч ной составляющей якорного тока. Что-- бы увеличение было максимальным, необходимо ограничить требуемое значеа ние момента величиной,обратной пропор- - циональной частоте вращения, это- . го и введены блок деления 13 и уси литель 9, уровень выходного сигнала которого регулируется блоком ния 13. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19! Я0 (и) (ю 4 Н 02 P 7/42

®QP((Щч д Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3855630/24-07 (22) 19. 02. 85 (46) 29.02. 88. Бюл. PI 8 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.В.Жуловян, Е.И.Кутузов, А.Н.Панарин и М.В.Толстиков (53) 621.313.333.072.9 (088.8) (56) Бродовский В.Н., Иванов Е.С.

Приводы с частотнотоловым управлением. М.: Энергия, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1067584, кл. Н 02 P 7/42, 1982. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения в условиях ограничения по напряжению силового источника питания. Указанная цель достигается введением в электропривод неременного тока усилителя 9 с регулируемым насыщением, блока деления 13, нульоргана 14 коммутирующего элемента 15, блоков 16, 17 задания постоянных сигналов и,блока 18 задания продольной составляющей тока статора синхронного двигателя 1. В области высоких частот вращения нуль-орган

14 замыкает коммутирующий элемент 15.

На вход преобразователя координат 5 поступает задание по продольной составляющей тока статора синхронного двигателя 1. В результате увеличивается максимальное значение поперечной составляющей якорного тока. Чтобы увеличение было максимальным, необходимо ограничить требуемое значе- с

Ю ние момента величинои,обратной пропорциональной частоте вращения. Для это-. го и введены блок деления 13 и усилитель 9, уровень выходного сигнала которого регулируется блоком деления 13. 2 ил.

1 378000

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении электропривода с синхронными машинами (двигатели с неяв5 новыраженными полюсами, синхронные редукторные двигатели аксиального и радиального типов) с расширенным диапазоном регулирования частоты враще- . ния . !О

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения в условиях ограничения по напряжению силового источника питания. I5

На фиг.! показана функциональная схема электропривода; на фиг.2 - качественные предельные механические характеристики электропривода.

Электропривод содержит синхронный 20 двигатель l, датчик 2 положения ротора, датчик 3 частоты вращения, усилитель 4 тока, преобразователь 5 координат, в состав которого входят два блока 6, 7 умножения и блок 8 сумми- 25 рования. В, электропривод введены усилитель 9 с регулируемым насыщением, регулятор 10 частоты вращения, элемент I! сравнения, эадатчик 12 частоты вращения, блок 13 деления, нуль- 30 орган 14, коммутирующий элемент 15, блоки, 16, 17 задания постоянного сигнала, блок 18 задания продольной составляющей тока статора синхронного двигателя.

Синхронный двигатель 1, датчик 2 положения ротора и датчик 3 частоты расположены на общем валу. Якорная обмотка двигателя I подключена к выходу усилителя 4 тока, чей вход сое- 40 динен с выходом преобразователя 5 координат, образованным выходом блока 8 суммирования. Входы последнего подключены к выходам первого и второго блоков 6 и 7 умножения. Pepвые 45 входы блоков 6 и 7 соединены с синусными и косинусными выходами датчика

2 положения ротора соответственно.

Второй вход первого блока 6 умножения подключен к выходу усилителя 9 с pery-50 лируемым насыщением, чей вход соединен с выходом регулятора 10 частоты вращения. Вход регулятора 10 частоты вращения подключен к выходу блока 11 сравнения, один вход которого соединен с выходом задатчика 12 частоты вращения, а другой - с выходом датчика 3 частоты вращения. Вход регулирования, уровня насыщения (второй вход) усилителя 9 подключен к выходу блока

13 деления, первый вход которого объединен с первым входом нуль-органа 14 и подключен к выходу датчика 3 частоты вращения. Выход нуль-органа

14 соединен с управляющим входом коммутирующего элемента .15. Вторые входы блока 13 деления и нуль-органа 14 подключены к выходам блоков 16 и 17 соответственно. Силовой вход коммутирующего элемента соединен с выходом блока 18 задания продольной составляющей тока синхронного двигателя, а выход - с вторым входом второго блока 7 умножения.

Электропривод работает следующим образом.

Блок Il сравнения вырабатывает сигнал ошибки между требуемой частотой. вращения ротора, задаваемой блоком 12, и реальной, измерение которой осуществляется с помощью датчика 3 частоты вращения. Этот сигнал ошибки поступает на вход регулятора 10 час1 тоты вращения, выходной сигнал которого задает момент двигателя I.

Ротор последнего начинает вращаться, уменьшая ошибку на выходе блока !! сравнения, В области низких частот вращения, когда последняя меньше некоторой граничной (И < а,), нуль-орган 14 находится в состоянии "0".

Его выходной сигнал поступает на управляющий вход коммутирующего элемента 15 и переводит последний в разомкнутое состояние. Следовательно, на второй вход блока 7 умножения поступает нулевой сигнал. Входной сигнал блока 7 умножения задает продольную составляющую тока синхронного двигателя 1, а значит, эта составляющая будет равна нулю при G3 i u

Выходной сигнал блока 13 деления в этом режиме равен постоянной величине, поскольку происходит деление на сигнал малой величины, пропорциональной частоте вращения. Блок деления настраивается так, чтобы он свои непосредственные функции начинал выполнять при я т Ю,, а при И и Я, он находился в насыщении, которое всегда существует у реальных элементов.

Выходной сигнал блока 13 деления задает постоянный уровень насыщения усилителя 9, величина которого выбирается исходя из максимально допустимого тока двигателя.

1378000

При фиксированном мпксимальном токе момент двигателя

M = К I. ())

5 где К вЂ” постоянный коэффициент;

I — поперечная составляющая тока двигателя, которая совпадает с амплитудой фазного тока при продольной составляющей т =О, будет максимальным именно при ХЬ О. Однако при увеличении требуемой частоты вращения при ТЬ = О, начиная с некоторой частоты вращения я = са„

ЭДС возрастает до такой величины, что ток на уровне допустимого уже невозможно сформировать, поскольку величина максимального напряжения источника питания усилителя тока всегда имеет конечную величину.

Предельная механическая характеристика для этого случая имеет вид А (фиг.2). При уменьшении момента до нуля частота вращения возрастает до 25 некоторой скорости холостого хода

В данном устройстве при О сЭ„ нуль-орган 14 принимает состояние

"1". Коммутирующий элемент 15 переводится в замкнутое состояние. В результате в двигателе задается постоянное значение продольной составляющей тока статора размагничивающего действия. Ее введение компенсирует

ЭДС вращения в обмотке, а следова35 тельно, возрастает эквивалентный запас по напряжению источника питания.

Предельная механическая характеристика для этого случая имеет вид В (фиг. 2) .

Хомент двигателя определяется выражением (1). Но поскольку при увеличении частоты вращения допустимый момент уменьшается (кривая В, фиг.2), его сигнал задания (или что то же самое, задание на поперечную составляющую тока) также необходимо ограничить. Это осуществляется с помощью блока 13 деления, выходнон сигнал которого в зависимости от текущей частоты вращения задает уровень насыщения усилителя 9. Блок 9 огражючивает сигнал задания момента, формируемого регулятором 10 частоты вращения именно в соответствии с кривой В.

Эффективность рассмотренного алго ритма функционирования электропривода можно доказать, используя уравнения машины в осях d u q. Ходуль най Ь», «Пд пряжения при — " = = 0 равен йс йе.

U-LZ т u) (2) где R L — активное сопротивление и индуктивность якорной обмотки

Z — коэффйциент электромагнитт ной редукции у синхронных редукторных машин или число пар полюсов у машияы классического типа;

i< - ток обмотки возбуждения;

Ь взаимная индуктивность якорной и обмотки возбуждения.

Величина (1 Z И Ь ) — модуль

ЭДС вращения.

Предельные механические характеристики можно получить на основе выражения (2), если вместо U подставить величину максимального напряжения источника питания У . С учетом того, что обычно падение напряжения на активном сопротивлении при допус-. тимом токе значительно меньше величины 11О, из (2) получаем

U— о

При I = 0 предельная механичесЬ кая характеристики (кривая А, фиг. 2) определяется следующим выражением: („) 2 (3) %

Из (3), в частности, следует, что

Я

igZ,L

Ьт

Апри Id I d, Uo

Я = — — —— (4)

I, Z,т

Именно в соответствии с последним выражением приведена кривая В. Частота вращения при Id Id больше, чем о при I = О, как следует иэ сопоставЬ э ления выражений (3) и (4) при фиксь рованной величине 3< в аС раз.

Ф

Таким образом, предлагаемый электропривод при источнике питания с ограничением напряжения имеет более широкий диапазон регулирования частоты вращения.

1 378000

Формула из об ретения

Электропривод переменного тока, содержащий синхронный двигатель,подключенный к выходу усилителя тока, преобразователь координат, выполненный в виде двух блоков умножения с двумя входами и блока суммирования, входы которого соединены с выходами блоков умножения, а выход блока суммирования образует выход преобразователя координат, подключенный к управляющему входу усилителя тока, последовательно соединенные между собой блок задания частоты вращения, блок сравнения, снабженный вторым входом, регулятор частоты вращения, датчик положения ротора для формирования гармонических сигналов по углу поворота ротора двигателя, синусный и косинусный выходы которого соединены .с первыми входами первого и второго блоков умножения преобразователя координат, датчик частоты вращения ротора, выходом подключенный к второму входу блока сравнения, о. т л ичающий с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения в условиях ограничения по напряжению источника питания, введены усилитель с регулируемым насыщением, блок деления, нульорган, два блока задания постоянного сигнала, блок задания продольной составляющей тока синхронного двигателя, коммутирующий элемент, силовой вход которого соединен с выходом блока задания продольной составляющей тока синхронного двигателя, управляющий вход - с выходом нуль-органа, а выход коммутируемого элемента подключен к второму входу второго блока умиоже5 ния, первые входы блока деления и нуль-органа объединены и подключены к второму входу блока сравнения вторые входы блока деления и нуль-органа соеди20 иены с выходами соответствующих бло-. ков задания постоянного сигнала, выход. блока деления подключен к одному из входов усилителя с регулируемым насыщением, другой вход которого сое25 динен с выходом регулятора частоты вращения, а выход упомянутого усилителя - с вторым входом первого блока умножения преобразователя координат.

1378000 НОКЕР

Составитель В. Тарасов

Техред Я.Сердюкова., Корректор В.Бутяга

Редактор М.Бандура

Заказ 887/53 Тираж .583 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