Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах и механизмах общепромышлен него назначения. Целью изобретения у является повышение показателей качества работы путем увеличения быг.т родействия и снижения электрических потерь. В электропривод переменного тока введены регуляторы фазных токов статора, нуль-органы 20,21, демодуляторы 18,19, генератор 22 пилообразного напряжения и компараторы 15,16,17. Последовательно соединенные

СОЮЗ СОЕЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1,., SU „„1427541 (51) 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ф

1

»

° °

ГОСУДАРСТНЕННЬ1Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4159091/24-07 (22) 10. 12. 86 (46) 30.09.88. Бюл.У 36

{71) Новосибирский электротехнический институт (72) Т.Д.Ким, Е.И.Кутузов, М.В.Толстиков, В.С.Вальков и Д.Л.Калужский (53) 621.316 ° 718.5{088.8) (56) Слежановский О.В. и др. Синтез структур частотно-.регулируемых тихоходных синхронных электроприводов.—

Электротехника, 1974, У 10.

Авторское свидетельство СССР

11 1367123, кл. Н 02 Р 7/42, 1986. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах и механизмах общепромышлен» ного назначения. Целью изобретения я является повышение показателей качества работы путем. увеличения быст родействия и снижения электрических потерь. В злектропривод переменного тока введены регуляторы 13 ° 14 фаэных токов статора, нуль-органы 20,21, демодуляторы 18 19 генератор 22 пилообразного напряжения и компараторы

15,16,17. Последовательно соединенные

1427541 регулятор 13 и компаратор 16 и регулятор 14 и компаратор 17 включены соответственно между одним из выходов преобразователя 8 координат и одним из входов усилителя 2 мощности„ подключенного к статорной обмотке синхронного дви"ателя I. На входы преобразователя 8 поступают сигналы с вы ходов датчика 3 положения ротора, блока 7 задания поперечной составлян)щей тока статора и регулятора 12

Частоты вращения, входом соединенного с датчиком 4 частоты вращ .ния ротора синхронного двигателя. Вход каждого нуль-органа 20,21 подключен к соответствующему выходу датчика 3, а выход

Через один из демодуляторов 18 19к второму входу оцного из компараторов 16,17. Вторые входы демодуляторов

118,19 и компаратора 15, включенного между выходом регулятора 10 тока и

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к электроприводу переменного тока„ построенному на базе синхронного двигателя, и может С быть использовано в системах и механИзмах общепромышленного назначения . при высоких требованиях к точности и качеству регулирования скорости нагрузки.

Цель изобретения - повышение показателей качества работы электроприво; да за счет увеличения быстродействия и снижение электрических потерь.

На чертеже представлена функциональная схема электропривода переменного тока.

Электропривод переменного тока содержит синхройный двигатель 1 с электромагнитным возбуждением, подключенный к выходу усилителя 2 мощности, датчик 3 углового положения и датчик

4 частоты вращения, установленные на валу синхронного двигателя 1, датчики 5 и 6 фазиых токов статора, блок 7 задания поперечной составляющей тока статора, преобразователь 8 координат, опорные входы которого соединены с выходами датчика 3 углового положения, возбудитель 9, подключенный вывозбудителем 9 обмотки возбуждения синхронного двигателя 1, подключены к выходу, генератора 22. Вход регулятора 10 соединен с выходом регулятора

l". Каждый из регуляторов 10,13,14 ,охвачен обратной связью по току. Сигналы обратной связи на указанные регуляторы поступают соответственно с датчиков 5,6 токов фаз статора и с датчика li тока возбуждения. Электро привод работает по принципу подчиненного регулирования. Контуру регулиро вания по частоте подчинены контуры регулирования по току фаз статора синхронного двигателя и контур регу- лирования по его току возбуждения. В электроприводе обеспечивается компен сация изменений токов ротора и продольной составляющей тока статора по их мгновенным значениям. l ил.

2 ходом к обмотке возбуждения синхронного двигателя I регулятор 10 тока возбуждения, первый вход которого подключен к выходу датчика 11 тока . возбуждения, а второй вход " к выходу регулятора 12 частоты вращения, подключенного. входом к выходу датчика 4 частоты вращения.

В электропривод переменного тока

1 введены регуляторы 13 и 14 фазных токов статора, комцараторы 1о-17, демодуляторы IB и 19 нуль-органы 20 и 2! и генератор 22 пилообразного напряжения, подключенный выходом к одd ному из входов компаратора 15 и перBb1M входам демодуляторов 18 H 19, вторые входы которых через соответствующие нуль-органы 20 и 21 подключены к выходам датчика 3 углового поло20 жения. Ппи этом выходы демодуляторов

18 и 19 подключены соответственно к первым входам компараторов 16 и 17.

Первые входы регуляторов 13 и 14 фазных токов статора подключены к

25 соответствующим выходам преобразователя 8 координат. Вторые входы регуляторов 13 и 14 подключены соответственно к выходам датчиков 5 и 6 фазных токов статора, а выходы указанных з 142754 регуляторов подключены соответственно к вторым входам компараторов !6 и 17, соединенных выходами с управляющими входами усилителя 2 мощности.

Выход регулятора 10 тока возбуждения подключен к другому входу компаратора 15, соединенного выходом с управляющим входом возбудителя 9. Bbt- ход блока 7 задания поперечной составляющей тока статора подключен к первому управляющему входу преобразователя 8 координат, второй управляющий вход которого соединен с выходом регулятора 12 частоты вращения.

Синхронный двигатель 1 может быть обычным синхронным двигаталем или синхронным двигателем с электромагнитной редукцией частоты вращения.

Датчиком 4 частоты вращения может быть тахогенератор постоянного .:ока.

Датчик 3 угла может быть выполнен на основе сельсина, поворотного тран сформатора или оптического кодирующе го преобразователя. Усилитель 2 мощ- ;16 ности и возбудитель 9 представляют собой транзисторные или тиристорные импульсные преобразователи энергии.

В качестве регулятора 12 частоты вращения может быть использован IIP.регулятор, реализованный на операционном усилителе с RC-цепочкой в обратной связи. Блок задания представляет собой источник опорного напряжения. Компараторы 15-17 реализованы

35 на операционных усилителях. Демодуляторы 18 и 19 реализованы на операционных .усилителях с использованием аналоговых ключей. Нуль-аргань1 20 и

21 реализованы на полупроводниковых 4 компараторах, а генератор 22 пилообразного напряжения — на операционных усилителях.

Электропривод переменного тока .работает следующим образом.

Контуру регулирования частоты вращения подчинены два контура регулирования фазных токов статара, lg u контур регулирования тока возбужде,ния i< . Ток возбуждения ь1- двигателя формируется по входному сигналу регулятора 12 частоты вращения. Установка тока статора по продольной оси d формируется также по входному сигналу регулятора

12. В электраприводе реализуются зависимости между электромагнитным моментом и токами 1,,,ь двигателя, обеспечивающие получение постоянства потокосцепления Т = 1н = const. Этим

1 4 условием обеспечивается максимальное быстродействие злектроп"ивода.

Синхронный двигатель 1 приводит во вращение нагрузку. Для получения заданной частоты вращения в регуляторе

12 производится сравнение сигнала задания U> с выходным сигналам датчика 4 частоты вращения. В результате на выходе регулятора 12 формируется управляющее напряжение, которое по ступает на вход преобразователя 8 коадинат и на вход регулятора 10 тока возбуждения.

На входе регулятора 10 производит" ся сравнение заданного и действительного значений токов возбуждения. Сигнал рассогласования с выхода регулятора 10 в виде постоянного напряжения поступает на вход компаратора 15, На другой вход компаратора. 15 посту: пает сигнал с выхода генератора 22 пилообразного напряжения. На компара» таре 15 реализован ШИМ. Сигнал с выхода компаратора 15 управляет сила выми ключами возбудителя 9.

На вход преобразователя 8 координат поступает сигнал с выхода регулятора 12 частоты вращения (пропорциональный статорному току по оси Й) и с выхода блока 7 задания (пропорциональный статорному току по оси q).

На опорные входы преобразователя 8 координат поступают также сигналы с датчика 3 угла. На выходе преобразователя 8 координат формируются синусаидальные задания на входе регуляторов 13 и 14 фазных токов. С выходов датчиков 5 и 6 фазных токов действительное значение фазных токов поступает на другие входы регуляторов

13 и 14 фазных токов, где и произв< дится сравнение заданного и действительного значений фазных токов.

Сигналы рассогласования поступают на входы компараторов 16 и 17, на которых реализован UIHM. На другие входы компараторов 16 и 17 поступают сигналы с генератора 22 пилообразного напряжения через демодуляторы 18 и 19 в фазе или в противофазе в зависимости от углового положения вала ротора синхронного двигателя 1.

Амплитуда высокочастотной составляющей фазных токов зависит от того, встречно или согласно направлены изменения фазных токов и тока возбуждения. Изменением фазы напряжения ШИМ в зависимости от углового прложения

2?541 6 тель, подключенный выходом к обмотке возбуждения синхронного двигателя, регулятор тока возбуждения, первый вход которого подключен к выходу датчика тока возбуждения, а второй вход — к выходу регулятора частоты вращения, подключенного входом к выходу датчика частоты вращения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьтения показателей качества работы за счет увеличения быстродействия и снижения электрических потерь, введены два регулятора фазных токов статора, три компаратора, два.демодулятора, два нуль-органа и reнератор пилообразного напряжения, подключенный выходом к одному из входов первого компаратора и к первым входам демодуляторов, вторые входы которь.х через соответствующие нуль» органы подключены к выходам датчика углового положения, при этом выходы

ЗО

Яб формула изобретения вого компаратора, соединенного выхо

Составитель A.ÆHëèí

Техред Л. Олийпык

Редактор И.Касарда

Заказ 48б3/54

Корректор Л,Патай

Тираж 584

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

5 14 ротора можно добиться,, IT065I мгновен иые значения фазных токов и тока возбуждения были направлены встречно.

Благодаря этому достигается минимизация потерь в электроприводе, так как уменьшается амплитуда высокочастотных составляющих фазных токов. Выходные сигналы компараторов 16 и 1? управляют силовыми ключами в усили-.еле 2 мощности таким образом, чтобы действительное значение фазных токов совпадало с заданными значениями фазиых токов. При формировании фазных токов изменяется только составляющая по оси й, компенсируя влияние измененяя тока ротора двигателя 1 и обеспе= чивая постоянство потокосцепления, чем достигается повышение быстродействия электропривода.

Таким образом, введение в злектро- привод переменного тока регуляторов фазных токов, компараторов, нуль-органов и генератора пилообразного напряжения обеспечивает взаимную компенсацию изменений тока ротора и про дольной составляющей тока статора по их мгновенным значениям, благодаря чему увеличивается быстродействие и снижаются электрические потери по сравнению с известным устройством, . Электропривод переменного тока„ содержащий синхронный двигатель с ь электромагнитным возбуждением, подключенный к выходу усилителя мощности, датчик углового положения и дат чик частоты вращения, установленные на валу синхронного двигателя, датчики фазных токов статора. блок задания поперечной составляющей тока статора, преобразователь координат. опорные входы которого соединены с выходами датчика углового положения, возбудидемодуляторов подключены соответст» венно к первым входам второго и третеьго компараторов, первые входы регуляторов фазных токов статора подключены к соответствующим выходам r преобуазователя координат, вторые s входы указанньис регуляторов - к вьгходам соответствующих датчиков фазных токов статора, а выходы указанных регуляторов подключены соответствен» но к вторЬм входам второго и третьего компараторов, соединенных выходами с управляющими входами усилителя мощности, выход регулятора тока возбуждения подключен к другому входу пердом с управляющим входом возбудителя, выход блока задания поперечной сос-: тавляющей тока статора подключен к первому управляющему входу преобра,зователя координат, второй управляю щий в-.îä которого соединен с,выходом регулятора частоты вращения.