Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в горнорудной и металлургической промышленности , на транспорте. Целью изобретения является повьт1ение надежности и упрощение, В электропривод переменного тока введен сумматор 23 частот с двумя входами. Один вход сумматора 23 соединен с выходом датчика 14 частоты вращения ротора асинхронного двигателя 1, а другой вход - с выходом регулятора 11 частоты вращения . Выход сумматора 23 подключен к опорному входу преобразователя 5 координат . Асинхронный двигатель 1 питается от сети через преобразователь частоты 3, управляющие входы которого соединены с управляющими выходами преобразователя 5 через преобразователь 4 числа фаз. Датчик 2 тока статорной обмотки двигателя 1 через npe-i образователь фаз соединен с информа- Л ционными входами преобразователя 5. Преобразователь 5 выполняет функциипрямого и обратного . преобразований ::; координат. Управляющие входы преобразователя 5 подключены соответственно к регуляторам 7 , 8 активной и реактив- СО tND СО Ц.1. f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (su 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4200618/24-07; 4201 274/24-07 (22) 27.02.87 (46) 07.10.88. Бюл. N 37 (71) Московский горный институт и

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электраприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) И.И.Волошиновский (53), 621.3)3.333.072,9(088.8) (56) Бродовский В.Н., Иванов Е.С.

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

Слежановский О.". Дацковский Л.Х. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями, М.: Энергоатомиздат, 1983, с.109-128. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использована в горнорудной и металлургической промышленности, на транспорте. Целью

„„SU„„1429273 А 1 изобретения является павьш ение надежности и упрощение. В электропривод переменного тока введен сумматор 23 частот с двумя входами. Один вход сумматора 23 соединен с выходом датчика

14 частоты вращения ротора асинхронного двигателя 1, а другой вход — с выходам регулятора 11 частоты вращения. Выход сумматора 23 подключен к опорному входу преобразователя 5 координат. Асинхронный двигатель 1 питается от сети через преобразователь частоты 3, управляющие входы которого соединены с управляющими выходами преобразователя 5 через преобразова-" тель 4 числа фаз. Датчик 2 тока ста- Я торной обмотки двигателя 1 через пре-1 образователь Фаз соединен с информа- Щ ционными входами преобразователя 5.

Преобразователь 5 выполняет функции э прямого и обратного :преобразований координат. Управляющие входы преобра-зователя 5 подключены соответственно к регуляторам 7,8 активной и реактив)429273 ной составляющих вектора тока статора, на входе каждого иэ которых уста— новлен один из элементов сравнения

9,10. Входы элементов сравнения 9, 10 подключены соответственно к информационным выходам преобразователя 5 и выходам интеграторов 17, 18 ° Выход регулятора 11 соединен с первыми входами сумматора 19 и блоков 15, 16 произведения, вторыми входами соединенных с выходами интеграторов 17, 18, а выходами — с вторыми входами сумматоров 19, 20, Второй вход сумматора 20 подключен к выходу блока 21 формирования заданного магнитного потока. Наличие перекрестных связей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с асинхронным электродвигателем, питаемым от преобразователя частоты, выполненного на управляемых силовых полупроводниковых приборах, например, непосредственного преобразователя частоты, инвертора с ШИМ или автономного и других, при-. менительно к машинам и механизмам с высокодинамической нагрузкой и повы,шенными требованиями к показателям надежности работы и качества формирования переходных процессов и установившихся режимов, свойственных горнорудной, металлургической отраслям промышленности, на транспорте и т.д.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощение электропривода переменного тока.

На фиг, 1 и 2 представлены функциональные схемы электропривода переменного тока, первый и второй варианты, Электропривод переменного тока (фиг.1) содержит асинхронный электродвигатель 1, подключенный выводами обмотки статора через датчик 2 фазных токов к выходу преобразователя 3 частоты, управляющий вход которого черсз первый преобразователь 4 числа фаз (из двух в три) связан с управляющим выходом блока преобразования координат (БПК) 5, информационный вход обеспечивает коррекцию задающих управляющих воздействий внутренних контуров регулирования, Интегральные значения управляющего воздействия, умноженные на задания абсолютного скольжения, подаются в противоположные каналы управления составляющих проекций тока статора двигателя 1. В устройстве обеспечиваются автономность каналов управления с меньшими коэффициентами усиления и возможность пересчета задания по трудноизмеряемой переменной режима в управляющее воздействие по легкоизмеряемой переменной режима.

1 з.п.ф-лы, 2 ил. которого через второй блок 6 преобразования числа фаз (из трех в две) связан с выходами датчика 2 фазных токов. БПК 5 управляющими входами связан с выходами соответствующих регуляторов ? 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, образующими отрицательные обратные связи по активной и реактивной составляющим тока статора, регулятор 11 частоты вращения, на входе которого установлен третий элемент .

12 сравнения (компаратор), задающий и информационный входы которого соединены соответственно с выходами

20 задатчика 13 и датчика 14 частоты вращения, первый и второй блоки 15 и

16 произведения, одними входами соединенные между собой, а другими входами соединенные с выходами первого и второго интеграторов 17 и 18 соответственно, первый и второй сумматоры .19 и 20, каждый из которых одним входом соединен с выходами двух блоков

15 и 16 произведения соответственно, блок 21 формирования заданного магнитного потока с задатчиком 22 на входе, сумматор 23 частот с двумя входами, один из которых соединен с выходом датчика 14 частоты вращения, а!

429273 другой вход — с выходом регулятора

11 частоты вращения, который соединен с вторым входом первого сумматора 19, Блок 21 формирования заданного маг" нитного потока выходом соединен с вторым входом второго сумматора 20. Первый и второй интеграторы 17 и 18 входами соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров 19 и 20, а выходы первого и второго интеграторов 17 и 18 соединены соответственно с управляющими входами первого и второго элементов 9 и 10 сравнения, выход сумматора 23 частот соединен с опорным входом БПК 5. Входы блоков 15 и 16 произведения, которыми они соединены между собой, присоединены к выходу регулятора 11 частоты вращения. Блок перекрестных связей (БПС) 24 включает в себя блоки 15 и

16 произведения, интеграторы 17 и 18, а также сумматоры 19 и 20. Блок 25, образующий ядро Ь структуры регулятора M включает в себя, кроме указанного блока 24, регуляторы 7 и 8 с элементами 9 и 10 сравнения на входах соответственно. Блок 26, включающий в себя, кроме указанного блока 25, . БПК 5, регулятор 11 частоты вращения, блок 21 формирования заданного магнитного потока, а также сумматор 23 частот, образует полную структуру регулятора, объединяющую как внутренние, так и внешние контуры регулирования.

Блок 21 в зависимости от необходимой точности регулирования 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 или потокосцеплению ротора с обязательным условием оснащения машины датчиком потока или блоком вычисления этого потока.

Электропривод переменного тока (фиг ° 2) содержит все без исключения блоки и функциональные связи, что и на фиг.1, но при этом сумматоры 19 и

20 снабжены третьими входами, подключенными к выходам интегратора 17 и 18 соответственно.

Электропривод переменного тока функционирует следующим образом. /

После подачи напряжения питания на силовой вход преобразователя 3 частоты, при наличии необходимого управляющего напряжения на выходе задатчика

22, уровень которого настроен в соответствиии с желаемой величиной рабочего магнитного потока (потокасцепления), регулируют величину управляюще5 го напряжения с выхода задатчика 13 частоты вращения ротора, уровень которого настраивается в соответствии с желаемой величиной частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя

1, контроль которой производится датчиком 14 частоты вращения, а магHpT наго потока †. па измеренному току холостого хода, Кроме того, он может

15 быть измерен датчиком Холла или сенсорными обмотками, а также идентифицирован путем пересчета других параметров режима с допустимой точностью.

Измерение мгновенных значений токов в обмотках статора производится датчиком 2 фаэных токов, пересчет которых из трехфазнай системы в ортогональную двухфазную производится блоком б, после чего ани подаются на ин25 формационный вход БПК 5, с управляющих выходов которого двухфазные орто ганальные сигналы после преобразования блоком 4 в эквивалентную трехфазную систему подаются на управляющий

3Q вход преобразователя 3 частоты. БПК 5 реализует алгоритм прямого и обратного преобразований координат. С информационных выходов БПК 5 сигналы, образующие обратные связи по активной и реактивной составляющим вектора то35 ка статора, поступают на информационные входы элементов 9 и 10 сравнения, на управляющие входы которых поступают сигналы, соответствующие заданным мгновенным значениям активной и реактивной составляющих вектора тока статора.. Регуляторы 7 и 8 отрабатывают рассогласования между управляющими и информационными воздействиями внутренних контуров регулирования таким

45 образом, чтобы задания на управляющих входах внешних контуров по частоте вращения и магнитному потоку были выполнены во всех режимах, Иежду внеш50 ними контурами регулирования частоты вращения и магнитного потока в блоках

11 и 21 соответственно расположен БПС

24 для обеспечения автономности (развязки) каналов управления активными и реактивными составляющими векторов пе55 ременных режима при достижении вполне опрецеленных значений коэффициентов усиления внутренних и внешних замкнутых контуров системы электропривода.

1429273

6 шением повышение надежности электропривода переменного тока и его упро1 щение.

Рассмотрим роль перекрестных связей, образованных блоком 24, 8 электроприводе. Принципиальное отличие этих перекрестных связей от известных решений состоит в том, что они подаются на управляющие входы элеМентов 9 и 10 сравнения, а не на вы1(оды регуляторов активной и реактивной составляющих тока статора, т.е, Производится коррекция задающих уп1 авляющих воздействий внутренних

1(онтуров регулирования, а не сформи рованных по отклонению управляющих

Воздействий, как это делается в изве- 15 стном устройстве. При этом интеграль— йое значение управляющего воздействия, умноженное на задание абсолютного скольжения, подается в противопоргожные каналы управления составляю щих проекций тока статора. Полученное управляющее воздействие является комбинированным, так как содержит в себе

:информацию о возмущении нагрузки на валу, получаемую с выхода регулятора 2б

ll частоты вращения. Роль перекрестных связей в данной структуре сводится к функциональному назначению— обеспечить автономность каналов управления при меньших коэффициентах усиления, а также обеспечить возможность пересчета задания по трудноизмеряемой переменной режима в управляющее воздействие по легко измеряемой переменной режима, прежде всего тока

35 статора, т,е. производить операцию, аналогичную идентификации параметров режима, для которьгх сформулирован закон управления, но не поддающихся непосредственному измерению. При отсутствии БПС 24 авчономность каналов достигается при больших коэффициентах усиления, в результате чего система становится более жесткой в пе— реходных режимах, но устойчивости не теряет. Для данной системы электропривода cBoéñòâåíëo 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 без компенсирую.цих перекрестных связей.

Таким образом, организация новых перекрестных связей на управляющих входах регуляторов активной и реакгивной составляющих тока статора обеспечивает в сравнении с известным реФормула изобретения

1 ° Злектропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный выводами обмотки статора через датчик фазных токов к выходу управляемого преобразователя частоты, блок преобразования координат, выполненный с двумя информационными, двумя управляющими и

I опорным входами, с двумя управляющими и двумя информационными выходами, первый преобразователь числа фаз,подключенный входами к управляющим выходам блока преобразования координат, а выходами — к управляющим входам управляемого преобразователя частоты, второй преобразователь числа фаз,подключенный входами к выходам датчика фазных токов, а выходами — к информационным входам блока преобразования координат, регуляторы активной и реактивной составляющих 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 которых подключены соответственно к выходам регуляторов активной и реактивной составляющих вектора тока статора, регулятор частоты вращения, на входе которого установлен третий элемент сравнения, задающий и информационный входы которого соединены соответственно с выходами задатчика и датчика частоты вращения вала ротора асинхронного электродвигателя, два блока произведения, первыми вхо" дами соединенные между собой, а вторыми входами — с выходами двух интеграторов соответственно, два сумматора, каждый из которьгх первым входом подключен к выходу соответствующего блока произведения, блок формирова.ния заданного магнитного потока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, введен сумматор частот с двумя входами, один из которых соединен с выходом датчика частоты вращения, а другой — с выходом регулятора частоты вращения, который соединен с вторым

1429273 зования координат, а входы блоков произведения, соединенные между собой, подключены к выходу регулятора частоты вращения.

Составитель А.Жилин

Техред М.Лидык Корректор B,Ðîìàíåíêî

Редактор А.Ворович

Тираж 584 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

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

Заказ 51 41 /54

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 входом первого сумматора, выход блока формирования заданного магнитного потока соединен с вторым входом второго сумматора, входы первого и второго интеграторов соединены соответ5 ственно с выходами первого и второго сумматоров, а выходы интеграторов— соответственно с управляющими входа" ми первого и второго элементов сравнения, выход сумматора частот соединен с опорным входом блока преобраI

2. Электропривод по п. l, о т л ич а ю шийся тем, что первый и второй сумматоры снабжены третьими входами, подключенными к выходам первого и второго интеграторов соответ-. ственно.