Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электрог технике и может быть использовано в горнорудной, металлургической промышленности и на транспорте. Целью изобретение является повышение надежности и упрощение электропривода переменного тока. С этой целью электропривод переменного тока снабжен сумматором 23 частот и блоками 17, 18 дифференцирования. Входы, сумматора 23 соединены с выходами регулятора 11 частоты вращения и датчика 14 частоты вращения ротора асинхронного двигателя 1. Вход блока 18 объединен с входами сумматора 20, блока 15 произ- g ведения и подключен к выходу блока 21 формирования задания магнитного потока. Вход блока 17 объединен с вхо-1 дами сумматора 19, блока 16 произведения и подключен к выходу регулято-

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51)4 Н 02 P 7/42

/7З

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМЪб СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4200615/24-07 (22) 27.02.87 (46) 07.!0.88. Бюл. Ф 37 (71) Московский горный институт и

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) И.И.Волошиновский (53) 621 ° 313.333.0729(088.8) (56) Бродовский В,Н,, Иванов E.С °

Приводы с частотно-токовым управлением. М.: Энергия, 1974, с.23, 42, 135.

Слежановский О.В., Дацковский Л.Х. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями.

М.: Энергоатомиздат, 1983, с.256, 109-128. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электро.. технике и может быть использовано в горнорудной, металлургической промышленности и на транспорте. Целью изобретение является повьппение надежности и. упрощение электропривода переменного тока. С этой целью электропривод переменного тока снабжен сумматором 23 частот и блоками 17, 18 дифференцирования. Входь(сумматора

23 соединены с выходами регулятора

11 частоты вращения и датчика 14 частоты вращения ротора асинхронного двигателя 1. Вход блока 18 объединен с входами сумматора 20, блока 15 произведения и подключен к выходу блока

21 формирования задания магнитного потока. Вход блока 17 объединен с входами сумматора 19, блока 16 произведения и подключен к выходу регулято14 ра 11 ° Выходы блоков 17 18 соединены с вторыми входами сумматоров 19,20, третьи входы которых подключены к выходам блоков 16, 15 соответственно, Первые входы блоков 15 16 подключены к. выходу регулятора 11 ° Управление преобразователем частоты 3 асинхронного двигателя осуществляется блоком

5 преобразования координат, входы которого связаны соответственно с выходами регуляторов 7, 8 активной и ре29272 активной составляющих вектора тока статора двигателя, сумматора 23 идатчиков тока 2 в цепи статора. В электроприводе производится коррекция задающих управляющих воздействий внут1 ренних контуров регулирования. В каждом канале обеспечивается ввод фиксирующего воздействия в каждый канал формирования управляющего воздействия. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в лектроприводах с асинхронным элект" одвигателем, запитанным от управляе" мого преобразователя частоты, выпол- 5 ненного на управляемых силбвых полупроводниковых приборах, применительно к механизмам с высокодинамической нагрузкой и повышенными требованиями к показателям надежности и качества формирования переходных процессов и установившихся режимов, свойственных горнорудной, металлургической и друг Hì отраслям промышленности, а также

15 на транспорте и т.д.

Цель изобретения — повьппение надежности и упрощение электропривода переменного тока.

На чертеже представлена функциоНальная схема электропривода перемен20 його тока °

Электропривод переменного тока со ержит асинхронный электродвигатель

1, подключенный выводами обмоток ста1 ора через датчик 2 фазных токов к выходу управляемого преобразователя

3 частоты, управляющий. вход которого через первый преобразователь 4 числа фаз (из двух в три) связан с управляющим

Выходом блока преобразования координат (БПК) 5, информационный вход которого через второй блок 6 преобразования числа фаз (из трех в две) свяeàí с выходами датчика 2 фазных токов, БПК 5 управляющими входами свя- 35 зан с выходами соответствующих регуляторов 7 и 8 активной и реактивной составляющих вектора тока статора, на входах которых установлены первый и второй элементы 9 и 10 сравнения (компараторы), информационные входы которых соединены с соответствующими выходами БПК 5, образующими отрицательные обратные связи по активной и реактивной составляющим вектора тока статора, регулятор 11 частоты вращения асинхронного электродвигателя, на входе которого установлен третий элемент 12 сравнения, задающий и информационный входы которого соответственно связаны с выходами задатчика 13 и датчика 14 частоты вращения вала ротора асинхронного электродвигателя, два блока 15 и 16 произведения одними входами соединенные между собой, два блока 17 и 18 дифференцирования, два сумматора 19 и 20, первый из которых имеет два входа, а второй— три входа. Каждый сумматор 19 и 20 одним из своих входов соединен с выходами первого и второго блоков 15 и

16 произведения соответственно, а так— же блок 21 формирования заданного,* магнитного потока с соответствующим задатчиком 22 на входе, сумматор 23 частот с двумя входами, первый сумматор 19 снабжен третьим входом, второй вход которого непосредственно, а третий его вход через блок 17 дифференцирования связаны с выходом регулятора 11 частоты вращения, второй вход второго сумматора 20 непосредственно, а третий его вход через блок 18 дифI ференцирования связаны с выходом бло ка 21 формирования заданного магнитного потока, сумматор 23 частот од)429 ним входом соединен с выходом датчика 14 частоты вращения, другим своим входом соединен с опорным входом блока 5 преобразования координат, первый и второй блоки 15 и 16 произведения одними входами соединены с выходом регулятора частоты вращения, а другими входами соединены с выходом блока 21 формирования заданного магнитного потока и регулятора ll частоты вращения соответственно. Выходы первого и второго блоков 17 и 18 диф-. ференцирования соединены с третьими входами первого и второго сумматоров

19 и 20 соответственно. Блок перекрестных связей (БПС) 24 включает в себя блоки 15 и 16 произведения, блоки 17 и 18 дифференцирования, а также сумматоры 19 и 20. Блок 25, образующий ядро W структуры регулятора

W „,,включает в себя, кроме БПС 24, регуляторы 7 и 8 с элементами 9 и 10 сравнения на входах соответственно.

Блок 26 включает в себя, кроме блока

25, БПК 5, регулятор 11 частоты вращения, блок 21 формирования заданного магнитного потока, а также сумматор

23 частот, образуя тем. самым полную структуру регулятора, объединяющую как внутренние, так и внешние контуры регулирования. Блок 21 формирования заданного магнитного потока в зависимости от необходимой точности регулирования (поддержания заданного значения магнитного потока) может быть выполнен в виде пропорционального звена, нелинейного звена, имитирующего кривую намагничивания данной машины, а при высокой точности может быть использована обратная связь по магнитному потоку в зазоре машины или потокосцепления ротора с обязательным условием оснащения машины датчика потока или блоком его вычисления °

Электропривод переменного тока функционирует следующим образом.

После подачи напряжения на силовой вход преобразователя 3 частоты, при наличии необходимого управляющего напряжения на выходе эадатчика 22, уровень которого настроен в соответствии с желаемой величиной рабочего магнитного потока (потокосцепления), регулируют величину управляющего напряжения с выхода эадатчика 13 частоты вращения ротора, уровень которого настраивается на желаемую величину частоты вращения ротора, контроль кото272 рой производится датчиком 14, а магнитного потока — по измеренному току холостого хода. Кроме того, он может

5 быть измерен датчиками Холла или сенсорными обмотками, а также идентифицирован путем пересчета других параI метров режима с допустимой точностью.

Измерение мгновенных значений токов в

10 обмотках статора производится датчиком 2 фазных токов, пересчет которых из трехфазной системы в ортогональную производится блоком 6, после чего они подаются на информационный вход блока

15 5, с управляющих выходов которого двухфазные ортогональные сигналы после преобразования блоком 4 в эквивалентную трехфазную систему подаются на управляющий вход преобразователя 3

20 частоты. Блок 5 реализует алгоритм прямого и обратного преобразования координат. С информационных выходов блока преобразования координат 5 сигналы, образующие обратные связи по

26 активной и реактивной составляющим вектора тока статора, поступают на . информационные входы элементов 9 и

10 сравнения, на управляющие входыкоторых поступают сигналы, соответствуЗ0 ющие заданным мгновенным значениям активной и реактивной составляющих вектора тока статора, регуляторы 7 и 8 которых отрабатывают рассогласование между управляющими и информационными воздейЗ5 ствиями внутренних контуров регулирования таким образом, чтобы задания на управляющих входах внешних контуров по частоте вращения и магнитному потоку были выполнены во всех режимах.

40 11ежду внешними контурами регулирования частоты вращения и магнитного потока расположен блок 24 перекрестных связей для обеспечения автономности (развязки) каналов управления

45 активными и реактивными составляющими векторов переменных режима придостижении вполне определенных значений коэффициентов усиления внутренних и внешних замкнутых контуров системы. б0 Рассмотрим роль перекрестных связей,. образованных блоком 24, в системе электропривода. Принципиальное отличие этих перекрестных связей от известных решений состоит в том, что

55 они подаются на задающие входы элементов 9 и 10, а не на выходы регуляторов 7 и 8 активной и реактивной составляющих тока статора, т.е. производится коррекция задающих управляющих воздействий внутренних контуров регулирования, а не сформированных по отклонению управляющих воздействий как это делается в известном устройстве. При этом вводятся форсирующие воздействия в каждом из каналов формирования управляющих воздействий по активной и реактивной составляющим тока статора, что повышает быстродей.ствие системы. Кроме того, управляющие воздействия каждого из каналов управления после умножения на зада" ние абсолютного скольжения подаются в вида дополнительных корректирующих воздействий на противоположные входы регуляторов составляющих тока статора, что является эквивалентным введению комбинированного воздействия по возмущению на валу. Роль перекрестных связей в данной структуре сводится к функциональному назначению— обеспечить автономность каналон уп- . . равления при меньших коэффициентах усиления, а также обеспечить нозмож" ность пересчета задания по трудноиэмеряемой переменной режима в управляющее воздействие по легко измеряемой переменной режима, прежде всего, тока статора, т.е. производить операцию, аналогичную идентификации параметров режима, для которых сформулирован закон управления, но не поддающихся непосредственному измерению. При отсутствии БПС 24 автономность каналов тоже достигается, но при больших коэф-. фициентах усиления, н результате чего система становится более жесткой в переходных режимах, но устойчивости не теряет.

Для данной системы свойственно оставаться устойчивой и без перекрестных связей, в отличие от известных систем, использующих принцип ориентации по вектору какой-либо переменной .режима, в частности потокосцепления ротора, которые являются неустойчивыми беэ перекрестных связей.

Таким образом, организация новых перекрестных связей на управляющих входах регуляторов активной и реактивной составляющих тока статора обеспечивает в сравнении с известным решением повышение надежности электропривода и его упрощение.

Электропринод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигаФормула изобретения

1 429272 6 тель, подключенный выводами обмоток, статора через датчик фазных токов к выходу управляемого преобразователя

5 частоты, блок преобразования координат, выполненный с двумя информационными, двумя управляющими и опорными входами, с двумя управляющими и двумя информационными выходами, первый преобразователь числа фаз, подключенный входами к управляющим выходам блока преобразования координат, а выходаяи — к управляющим входам управляемо го преобразователя частоты, второй

15 преобразователь числа фаэ, подключенный входами к выходам датчика фазных токов,. а выходами — к информационным входам блока преобразования координат, регуляторы активной и реактивной сос20 тавляющих вектора тока статора, на входах которых установлены соответственно первый и второй элементы сравнения, подключенные информационными входами к соответствующим информационным выходам блока преобразования координат, управляющие входы которого подключены соответственно к выходам регуляторов активной и реактинной.составляющих вектора тока статора, регу30 лятор частоты вращения, на входе ко" торого установлен третий, элемент сравнения, задающий и информационный входы которого соединены соответственно с выходами задатчика и датчика часЗ тоты вращения ротора асинхронного электродвигателя, дна блока произведения, первыми входами соединечные между собой, двухвходовый и трехвхо,довый сумматоры, каждый сумматор пер40 вым входом соединен с выходом соответствующего блока произведения, блок формирования заданного магнитного потока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и

45 упрощения, в него введены сумматор частот с двумя входами и два блока дифференцирования, первый из указанных сумматоров снабжен третьим входом, второй его вход — непосредственяр но, а третий через один из блоков дифференцирования соединены с выходом регулятора частоты вращения, второй вход трехвходового сумматора непосредственно, а третий его вход через

55 другой блок дифференцирования связаны с выходом блока формирования за" данного магнитного потока, сумматор частот одним входом соединен с выхо" дом датчика частоты вращения, другим

7 1429272 8 входом — с выходом регулятора частоты ми соединены с выходом регуляторачасвращения, а выход сумматора частот тоты вращения, а другими входами — с соединен с опорным входом блока пре- выходом блока формирования заданного образования координат первый и вто- магнитного потока и регулятора час1

5 рой блоки произведения одними входа- . тоты вращения соответственно.

Составитель А.Жилин

Редактор А,Ворович Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар, Заказ 5140/53 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