Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке электропривода на базе синхронных двигателей. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение равномерности в области низких частот. Электропривод содержит синхронный электродвигатель 1, силовые фазные обмотки которого подключены к усилителям тока 6, 7, входы которых подключены к выходам блока прямого преобразования координат 10. В электроприводе использован блок выделения ЭДС 14, а двигатель снабжен измерительными обмотками 15,16 и дополнительными ортогональными обмотками 23 и 24, которые подключены к фазным выпрямителям 18,19. В электроприводе осуществляется высококачественное формирование опорных сигналов, что обуславливает более точное определение положения ротора и формирование сигнала задания тока на низкой частоте вращения. В электроприводе обеспечивается высококачественное формирование опорных гармонических функций без использования датчика положения ротора и тахогенератора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Р 7/42 5/40

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П1НТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4410724/24-07 (22) 14.04.88 (46) 15.12.89. Бюл. У 46 (72) В.Н.Бродовский, Е.А.Титова и В.Я.Туровский (53) 621..31.6 ° 71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 11113311000099, кл. Н 02 Р 7/42, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1267580, кл. Н 02 P 7/42, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1083319, кл. H 02 Р 5/40, 1982. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке электропривода на базе синхронных двигателей. Цель изобретения — расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение равномерности в области низких частот. Электропривод содержит син„.SU 152 94 А1

2 хронный электродвигатель 1, силовые фазные обмотки которого подключены к усилителям 4 и 5 тока, входы которых подключены к выходам блока 10 прямого преобразования координат.

В электроприводе использован блок 14 выделения ЭДС, а двигатель снабжен измерительными обмотками 15, 16 и дополнительными ортогональными обмотками 23 и 24, которые подключены к фазным выпрямителям 18, 19. В электроприводе осуществляется высококачественное формирование опорных сигналов, что обуславливает более точное определение положения ротора и формирование сигнала задания тока на низкой частоте вращения. В электроприводе обеспечивается высококачественное формирование опорных гармонических функций без использования датчика положения ротора и тахогенерато- ра. 1 ил.

1529394

Изобретение относится к электротехике и может быть использовано при азработке электроприводов на базе инхронных двигателей.

Цель предложения — расширение диаазона регулирования частоты вращения и повышение равномерности в об-. " асти низких частот вращения. !

На чертеже приведена блок-схема лектропривода.

Электропривод содержит синхронный лектродвигатель 1, силовые фаэные бмотки 2 и 3 которого подключены к

ыходам усилителей 4 и 5 тока, сосавленных из силовых частей 6 и ? фазных датчиков 8 и 9. тока. Входы силителей 4 и 5 тока подключены к

ыходам блока 10 прямого преобразоания координат, вход задания котоого подключен к блоку 11 задания. ервые входы фазных апериодических звеньев 12 и 13 подключены к выхо- ам блока t4 выделения фазных ЭДС, входам которого подключены фазные 25 измерительные обмотки 15 и 16 синхронного электродвигателя 1. Электропривод снабжен источником 17 переменного напряжения с выходной обмоткой, фазными фазированными выпрямителями 18 и 19, каждый из которых имеет сигнальный и опорный входы и выход. Электропривод снабжен также координатным преобразователем 20 с фазными входами и выходами, блоком

21 компенсации с фазными сигнальными и компенсирующими входами и выходами, блоком 22 нормирования с фазными входами и выходами. Блок 14 выделения фазных ЭДС снабжен компенсирующими фаэными входами. Синхронный электродвигатель 1 снабжен дву1 мя ортогональными обмотками 23 и 24 определения углового положения рото ра 25, повернутыми относительно фаз ных обмоток 2 и 3 синхронного электо родвигателя 1 на угол 45 и состоящи.ми из полуобмоток, расположенных ди,аметрально противоположно в статоре

26 синхронного электродвигателя 1.

Средние точки ортогональных обмоток

23 и 24 подключены к сигнальным вхо= дам соответствующих фазных фазированных выпрямителей 18 и 19, к опорным входам которых подключены выходная обмотка источника 17 переменного напряжения, подключенная также к крайним точкам ортогональных обмоток 23 и 24 определения углового положения ротора 25. Выходы соответствующих фазных фазированных выпрямителей 18 и 19 подключены к фазным входам координатного преобразователя 20, фазные выходы которого подключены к соответствующим фазным сигнальным входам блока 21 компенсации, фазные выходы которого подключены к вторым входам фазных апериодических звеньев

12 и 13, выходы которых подключены к соответствующим фазным входам блока 22 нормирования, фазные выходы которого подключены к соответствующим входам опорных гармонических функций блока 10 прямого преобразования координат. Выходы фазных датчиков 8 и 9 тока подключены к соединенным вместе соответствующим фазным компенсирующим входам блока 14 выделения фазных ЭДС и блока 21 компенсации.

Электропривод работает следующим образом.

В электроприводе организовано частотно-токовое моментное управление синхронным электродвигателем. Управление моментом производится по сигналу задания U формируемому в блоке 11 задания.

Сигнал U< в блоке 10 прямого пре образования координат перемножается на так называемые опорные гармонические функции sin; о и cospg,аргументом которых является угол положения вала синхронного двигателя. Выходные сигналы блока 10 прямого преобразования координат, сформированные в соответствии с выражениями

U, -U< sinpg; U; g = Ug совр где р — число пар полюсов синхронного электродвигателя . 1; о — угол поворота его вала, поступают на входы усилителей 4 и 5 тока. Соответственно, выходные токи усилителей 4 и 5 тока, являющиеся фазными токами синхронного электродвигателя 1, пропорциональны сигналам U;а и У;Ь . При этом момент двигателя пропорционален сигналу U>.

Для формирования опорных гармонических функций в электроприводе используются сигналы Uq, Uy ортогональных обмоток 23 и 24 определения углового положения ротора и сигналы фаэных измерительных обмоток 15 и 16.

Обмотки 23 и 24 представляют собой встроенный индуктивный датчик положения ротора 25 синхронного электродвигателя 1, Полуобмотки обмоток 23 .и

5 152УЗ

24 намотаны в отверстиях спинки якоря, по которой замыкается магнитный поток синхронного электродвигателя 1.

Индуктивности этих полуобмоток зави5 сят от степени намагниченности мате50 риала спинки якоря, расположенного вокруг отверстий, в которых эти полуобмотки намотаны, Степень намагниченности, в свою очередь, определяется положением вектора магнитного потока синхронного электродвигателя

1. Положение же вектора магнитного потока определяется положением индуктора, расположенного на роторе

25 электродвигателя 1.

Встроенный датчик положения, состоящий из обмоток 23 и 24, работает на переменном токе. Для этого на крайние точки обмоток подается пере- 20 менное напряжение UD с выходной обмотки источника 17 переменного напряжения. Информация об угловом положении ротора 25 содержится в огибающих переменных напряжений - U и U, 25 . снимаемых со средних точек обмоток

23 и 24. Выделение этих огибающих производится с помощью фазных фазированных выпрямителей 18 и 19. На сигнальные входы этих выпрямителей подаются напряжения Uxv U средних точек обмоток 23 и 24, а на опорные входы— напряжение выходной обмотки источника 17 переменного напряжения. Выходные сигналы Uj sx и U+ ey фазных фази рованных выпрямйтелей .18 и 1У поступают на координатный преобразователь

20, в котором по.известным правилам осуществляется приведение этих сигналов к осям силовых фазных обмоток 2 и 3.

Поворот осей обмоток 23 и 24 вст1 роенного датчика углового положения ротора относительно осей силовых фазных обмоток 2 и 3 синхронного электродвигателя на 45 осуществлен с

45 целью ослабления впияния на работу встроенного датчика положения ротора

25 магнитного потока реакции якоря, обусловленного токами силовых фазных обмоток 2 и 3. Степень этого влияния при таком взаимном расположении обмоток минимальна. Выходные сигналы блока разворота U и U поступают ь 1>g на входы блока комйенсаций. С целью дальнейшего уменьшения влияния магнитного потока. на работу встроенного датчика положения ротора в блоке 21 компенсации осуществляется компенсация искажений» внесенных в сигналы

94 6 этого датчика магнитным потоком реакции якоря. Компенсация осуществляется с использованием сигналов фазных датчиков 8 и 9, поскольку фазные составляющие потока реакции якоРя пропорциональны токам силовых фаэных обмоток 2 и 3. Выходные сигналы блока

21 компенсации с целью их фильтрации поступают на вторые входы фазных апериодических звеньев 12 и 13. На первые входы этих звеньев поступают выходные сигналы блока 14 вьщеления фазных ЭДС. В данном электроприводе с помощью фазных апериодических звеньев 12 и 13 осуществляется безынерционная фильтрация сигналов. Для этого на входе каждого апериодического звена производится сложение сигнала блока 21 компенсации, пропорционального соответствующему фазному потокосцеплению, с сигналом, соответствующим фазной ЭДС, являющейся производной фазного потокосцепления.

Соотношения между этими сигналами и величина постоянной времени апериодического звена 12 (13) выбраны таким образом, чтобы была обеспечена хорошая фильтрация сигналов фазных апериодических звеньев 12, 13 и при этом в них не было внесено фазового запаздывания. Формирование сигналов фазных ЭДС в блоке 14 выделения фазных ЭДС производится методом IZ-компенсации с использованием сигналов фазных датчиков 8 и 9 тока.

Выходные сигналы фазных апериодических звеньев подвергаются нормированию в блоке 22 нормирования, в котором формируются опорные гармонические функции sinpo8, cospoC нормированной единичной амплитуды. Блок нормирования может работать, например, по принципу автоматической регулировки усиления его фазных трактов прохождения сигналов. Выходные сигналы блока 22 нормирования поступают на входы опорных гармонических функций блока 10 прямого преобразования координат.

Таким образом, в предлагаемом электроприводе обеспечено высококачественное формирование опорных гармонических функций без применения на валу двигателя традиционных датчика углового положения и тахогенератора, что позволяет наряду с повышением качества регулирования во всем диапазоне скоростей, включая нулевую, 1529394 асширить область применения электроивода.

Составитель В.Тарасов

Корректор В Кабаций

Заказ 7757/53 Тираж 551 Подписное

; ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101

Формула изîбретения

Электропривод, содержащий синхроный электродвигатель, силовые фазные бмотки которого подключены к выхоам усилителей тока с датчиками фазого тока в цепи обратной связи, вхоы которых подключены к выходам блока рямого преобразования координат, ход задания которого подключен к локу задания,, а входы опорных гармо- 1 ических функций связаны с фазными периодическими звеньями, причем их ервые входы подключены к выходам лока выделения фазных ЭДС, к входам оторого подключены фазные измеритель-, ые обмотки синхронного электродвигаеля, отличающийся тем, то, с целью расширения диапазона реулирования частоты вращения и повыения равномерности в области низких 25 астот вращения, в него введены исочник переменного напряжения с выодной обмоткой, фазные фазированные

ыпрямители с сигнальным и опорным ходами, координатный преобразоваель с фазными входами и выходами, лок компенсации,с фазными сигнальми и компенсирующими входами и выодами, блок нормирования с фазными ходами и выходами, блок выделения азных ЭДС снабжен компенсирующими азными входами, а синхронный электРедактор И.Рыбченко Техред Л.Олийнык родвигатель снабжен двумя соединенными между собой параллельно ортогональными обмотками определения углового положения ротора, сдвинутыми относительно фазных обмоток синхронного электродвигателя на угол 45 каждая ортогональная обмотка составлена из двух диаметрально расположенных и соединенных между собой полуобмоток, средние точки ортогональных обмоток подключены к сигнальным входам соответствующих фазных фазированных выпрямителей, к опорным входам которых подключена выходная обмотка источника переменного напряжения, подключенная к точкам соединения ортогональных обмоток определения углового положения ротора, выходы соответствующих фазных фазированных выпрямителей подключены к фазным входам координатного преобразования, фазные выходы которого подключены к соответствующим фазным сигнальным входам блока компенсации, фазные выходы которого подключены к вторым входам фазных апериодических звеньев, выходы которых подключены к соответствующим фазным входам блока нормирования, фазные выходы которого подключены к соответствующим входам опорных гармонических функций блока прямого преобразования координат, а выходы фазных датчиков тока подключены к соответствующим фазным компенсирующим входам блока выделения фазных ЭДС и блока компенсации.