Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в горно-рудной и металлургической отраслях промышленности и на транспорте . Целью изобретения является повышение надежности электропривода переменного тока. Для этого в электропривод переменного тока введены сумматоры 24-27. Первые входы сумматоров 24 и 25 соединены с выходом регулятора J частоты, а сумматоров 26 и 27 - с выходом блока 21. Вторые входы сумматоров 25 и 27 соединены с выходами сумматоров 24 и 26 соответственно, а вторые входь ; сумматоров 24 и 26 - с выходами интеграторов 17 и 18. Выходы сумматоров 25 и 27 подключены к вто рым входам блоков 16 и 15 произведений , а выходы сумматоров 24 и 26 - соответственно к входам элементов 1 СЛ сравнения Ws установленных на л/ « 00 ьо Фа9.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) Ai (51) 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ: ф фу ()Ю l ф g

4Ь)

-М -, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

RO-ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPGH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4201651/24-07, 4200617/24-07 (22) 27.02.87 (46) 23.10 ° 88. Бюл. )п 39 (71) Московский горный институт и

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) И.И.Волошиновский (53) 621.313.333.072.9(088.8) (56) Бродовский В.Н., Иванов Е.И, 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.

M.: Энергоатомиздат, 1983, с. 109128.

Ис (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в горно-рудной и металлургической отраслях промьппленности и на транспорте. Пелью изобретения является повышение надежности электропривода переменного тока, Для этого в электропривод переменного тока введены сумматоры 24-27. Первые входы сумматоров 24 и 25 соединены с выходом регулятора 11 частоты, а сумматоров 26 и 27 — с выходом блока 21. Вторые входы сумматоров 25 и 27 соединены с выходами сумматоров 24 и 26 соответственно, а вто.Й рые входы сумматоров 24 и 26 - с вы- Ы ходами интеграторов 17 и 18. Выходы ру сумматоров 25 и 27 подключены к вто" МФ рым входам блоков 16 и 15 произведе- С ний, а выходы сумматоров 24 и 26соответственно к входам элементов сравнения 9 и 10, установленных на

1432711 входах регуляторов 7 и 8 активной и . реактивной составляющих вектора тока

1 . статора асинхронного двигателя 1.

Электропривод содержит сумматор 23 частот, входами соединенный с выходами регулятора 11 частоты вращения, и датчика 14 частоты вращения и вторыми входами блоков 15 и 16. Входы блоков 15 и 16 подключены к одним входам, сумматоров 19 и 20. Вторые входы сумматоров 19 и 20 соединены соответственно с выходами регулятора 11 и бло,ка 21. Управление преобразователем частоты 3 асинхронного двигателя 1 осуществляется блоком 5 преобразова ния координат, входы которого соедине1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с асинхронным электродвигателем, запитанным от управляе,мого преобразователя частоты, выпол5 .ненного на управляемых силовых полупроводниковых приборах, применительно к механизмам с высокодинамичной нагрузкой и повышенными требованиями к показателям надежности работы и качества формирования переходных процессов и установившихся режимов, свойст-. венных горно-рудной, металлургической и другим отраслям промышленности, а также на транспорте и т.д, Цель изобретения — повышение надежности электропривода переменного тока.

На фиг.l представлена функциональ- 1ð ная схема электропривода переменного тока; на фиг.2 — то же, вариант выполненияя, Элек тропривод переменно ro тока содержит асинхронный элек тродвигатель 1,25, подключенный выводами обмотки статора через датчик 2 фазных токов к выходу преобразователя 3 частоты, управляющий вход которого через первый преобразователь 4 числа фаэ (иэ двух 3р в три) связан с управляющим выходом блока 5 преобразования координат, информационный вход которого через второй блок 6 преобразования числа фаз (из трех в две) связан с выходами

1 ны соответственно с регуляторами 7 и 8, сумматоров 23 и датчиками 2 токов статора двигателя 1. В устройстве обеспечивается коррекция задающих воздействий внутренних контуров регулирования. При этом формируется разность между задающим и управляющим воздействиями на выходах сумматоров

25 и 27 соответственно, Управляющее воздействие является комбинированным

У т.к. сравнивается информация задающего воздействия с входов интегральных регуляторов с интегральным значением полного управляющего воздействия по активной и реактивной составляющим тока статора. 1 s,ï,ô-лы, 2 ил. датчика 2 фаэных токов. Блок 5 преоб" разования координат управляющими входами связан с выходами регуляторов активной 7 и реактивной 8 составляющих вектора тока статора соответственно, на входах которых установлены пер,вый 9 и второй 10 элементы сравнения (компараторы), информационные входы которых соединены с соответствующими выходами блока 5 преобразования координат, образующими отрицательные обратные связи по активной и реактивной составляющим тока статора. На входе регулятора 11 частоты вращения установлен третий элемент l2 сравнения (компаратор), задающий и информационный входы которого соединены соответственно с выходами задатчика 13 и датчика l4 частоты вращения, Электропривод содержит также первый 15 и второй 16 интеграторы, блоки произведения, первыми входами соединенные между собой, первый 17 и второй .18 первый 19 и второй 20 сумматоры, каждый из которых первым входом соединен с выходами блоков 15 и 16 произведения соответственно, блок 21 формирования заданного магнитного потока с задатчиком 22 иа входе, сумматор 23 частот с двумя входами, один иэ которых связан с выходом датчика 14 частоты вращения, а другой вход — с выходом регулятора 11 частоты вращения, который соединен с вторым входом пер1432711 вого сумматора 19. Блок 21 формирования заданного магнитного потока выходом соединен с вторым входом второго сумматора 20. Первый 17 и второй 18 интеграторы входами соединены соот5 ветственно с выходами первого 19 и второго 20 сумматоров. Выход сумматора 23 частот соединен с, опорным входом блока 5 преобразования координат. 10

Первые входы блоков 15 и 16 произведения присоединены к выходу регулятора 11 частоты вращения.

В электропривод введены третий 24, четвертый 25, пятый 26 и шестой 27 сумматоры. Сумматор 24 первым входом соединен с выходом регулятора 11 частоты вращения, вторым входом — с выходом интегратора 17, а выходом — с задающим входом элемента сравнения, который соединен с третьим входом первого сумматора 19 и с первым входом четвертого сумматора 25, второй вход которого соединен с выходом регулятора ll частоты вращения. Выход сумматора 25 соединен с вторым входом блока 16 произведения. Шестой сумматор 27 выходом соединен с вторым входом блока 15 произведения, первым входом соединен с выходом блока 21 формирования заданного магнитного потока, а вторым входом — с выходом пятого сумматора 26, с которым соединен задающий вход элемента 10 сравнения.

Первый и второй входы пятого сумматора 26 соединены с выходами второго

35 интегратора 18 и блока 21 соответственно. Блоки 15 и 16 произведения, интеграторы 17 и 18 и сумматоры 19, 20 и 24 -27 с соответствующими связя40 ми образуют блок перекрестных связей (БПС). БПС, регуляторы активной 7 и реактивной 8 составляющих вектора тока статора, компараторы 9 и 10 образуют ядро W структурь регулятора V> @ в состав которого входят еще и блок 5 преобразования координат, регуля . тор 11 частоты вращения и блок 21 формирования заданного магнитного потока. Последний в зависимости от не50 обходимой точности регулирования (поддержания заданного значения маг- нитного потока) может быть выполнен в виде пропорционального звена, нелинейного звена, имитирующего кривую намагничивания данной машины, а при

55 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, В варианте исполнения электропривода переменного тока (фиг,2) сумматоры 19 и 20 снабжены третьими входами, подключенными к выходам сумматоров 24 и 26 соответственно.

Злектропривод переменного тока (фиг.l и 2) функционирует следующим образом, .

После подачи напряжения на силовой вход преобразователя 3 частоты, при наличии необходимого управляющего напряжения на выходе задатчика 22, уровень которого настроен в соответствии с желаемой величиной рабочего магнитного потока (потокосцепления), регулируют величину управляющего напряжения с выхода. задатчика 13 частоты вращения, уровень которого настраивается на необходимую величину частоты вращения ротора, контроль которой производится датчиком 14 частоты вращения, а контроль магнитного потока " по измеренному току холостого хода, Кроме того, он может 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 датчиками 2 фазных токов, пересчет которых из трехфазной системы в ортогональную двухфазную производится блоком 6, после чего они подаются на информационный вход блока 5, с управляющих выходов которого двухфазные ортогональные сигналы после прео6разования блоком 4 в эквивалентную трехфазную систему подаются на управляю" щий вход преобразователя 3 частоты.

Блок 5 реализует алгоритм прямого и обратного преобразования координат,, С информационных выходов блока 5 преобразования координат сигналы, образующие обратные связи по активной и реактивной составляющим вектора тока 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

5 l 4327 внутренних контуров регулирования,что задания на управляющих входах внешних контуров по частоте вращения и магнитному потоку выполняются во всех режимах.

Между внешними контурами регулирования частоты вращения и магнитного потока расположен блок перекрестных связей для обеспечения автономности (развязки) каналов управления активны,ми и реактивными составляющими век1 торов переменных режима при достиже1 ! нии вполне определенных значений коэффициентов усиления внутренних и внешних замкнутых контуров системы ! электропривода..

Рассмотрим роль перекрестных .свя,зей, образованных блоком перекрест,ных связей, в системе электропривода. 20 ,Перекрестные связи в предлагаемом электроприводе подаются на управляющие входы элементов 9 и 10 сравнения,, а не на выходы регуляторов активной и реактивной составляющих тока ста- 25 тора ° т.е. производится корпекция за1, дающих управляющих воздействий внут ренних контуров регулирования, а не !, сформированных по отклонению управ ляющих воздействий, как это делается щ

; в известном устройстве. При этом формируется разность между задающим и управляющим воздействием на выходах сумматоров 75 и 27 соответственно, Укаэанная разность является комбини; рованным управляющим воздействием, так, как сравнивается информация задающего воздействия с входов интеграторов 17 и 18 с интегральным значением полного управляющего воздействия по активной и щ р еак тив ной составляющим ток а с тато pa .

Сформированное таким образом корректирующее воздействие после умножения на задание. абсолютного скольжения подается. в противоположные каналы управ ления составляющих проекций тока статора. Роль перекрестных связей в данной структуре сводится к функциональному назначению — обеспечить автономность каналов управления при 5О меньших коэффициентах усиления, а также обеспечить возможность пересчета задания по трудноизмеряемой переменной режима в управляющее воздействие по легкоизмеряемой переменной режима, прежде всего тока статора. Т.е ° производить операцию, аналогичную идентификации параметров режима, для кото. рых сформулирован закон управления, но не подцающихся непосредственному измерению.

При отсутствии блока перекрестных связей, как показывают исследования> автономность каналов достигается при больших коэфициентах усиления, в результате чего система становится более жесткой в переходных режимах,но устойчивости не теряет. Это свойство предлагаемой системы электропривода — 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 оказываются неустойчивыми без компенсирующих, 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 переменного тока и его упрощение.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, обмотка статора которого через датчHK фазных токов подключена к выходу управляемого преобразователя час- . тоты, 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 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 которого подключеиы соответственно к выходам регуляторов активной и реактивной состав7 14327 ляющих вектора тока статора, регулятор частоты вращения, на входе которого установлен третий элемент сравнения, задающий и информационный входы которого соединены соответственно

5 с выходами задатчика и датчика частоты вращения ротора асинхронного электродвигателя, первый и второй блоки произведения с двумя входами каждый, первые входы которых соединены между собой, а выходы подключены к первым входам первого и второго сумматоров соответственно, первый и второй интеграторы, блок формирования заданно- 15 го магнитного потока, о т л и ч а ю—

I шийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены сумматор частот с двумя входами, третий, четвертый, пятый и шестой сумматоры, каждый из которых снабжен двумя входами, выход регулятора частоты вращения соединен с вторым входом первого сумматора, с первыми входами третьего и четвертого сумматоров, с первыми вхо- 25 дами блоков произведения и с первым входом сумматора частот, второй вход которого подключен к выходу датчика частоты вращения, выход сумматора частот соединен с опорным входом бло- ЗО ка преобразования координат, вход первого интегратора соединен с выходом первого сумматора, а выход - с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен к задающему входу элемента сравнения регулятора активной составляющей вектора тока статора, выход блока формирования заданного магнитного потока соединен с вторым входом второго сумматора н с первыми входами пятого и шестого сумматоров, вход второго интегратора связан с выходом второго сумматора, а выход — с вторым входом пятого сумматора, выход которого подключен к задающему входу элемента сравнения регулятора реактивной составляющей вектора тока статора, с выходом третье-. го сумматора соединен второй вход чет" вертого сумматора, выход которого подключен к второму входу второго блока произведения, с выходом пятого сумматора соединен второй вход шестого сумматора, выход которого подклочен к второму входу первого. блока произведения.

2. Электропривод по п,l, о т л ич а ю шийся тем, что первый и второй сумматоры снабжены третьими входами, подключенными соответственно к выходам третьего и шестого сумматоров.

1432711

Состав итель А. Жилин

Техред M.Äèäûê

Корректор В.Гирняк

Редактор О.Головач

Заказ 5459/51

Тирам 584 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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