Устройство для управления вентильным двигателем

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым вентильным двигателям на основе синхронных машин с управлением положения обощенного вектора напряжения статора относительно магнитной оси ротора, и может быть использовано в установках, требующих большого диапазона регулирования частоты вращения. Целью изобретения является конструктивное упрощение и повышение надежности. В устройство введены сумматор 10, компенсатор 11 ЭДС, элемент 12 сравнения и вычислитель 13 угла между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора в синхронной машине 1. Вычислитель 13 выполнен с формирователями функций синуса и косинуса, блоком реализации функции арктангенса, регулятором и сумматором. В устройстве реализуется контур регулирования по углу между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора с минимизацией модуля тока статора, что обеспечивает экономичное регулирование частоты вращения при простом схемном решении. 3 ил. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ И3ОРЯТ1=НИЯ

Н Д ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4335202/24-07 (28) 30. 11.87 (46) 07.01.90. Бюл. ¹ 1 (71) Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова (72) В,А.Дартау и В.Н.Язев (53) 621.316.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1205246, кл. Н 02 К 29/00, Н 02 Р 7/42, 1984.

Заявка ФРГ ¹ 2132178, кл. Н 02 P 5/40, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УНРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЬ1М ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым вентильным двигателям на основе синхронных машин с управлением положения обобщенного вектора напряжения статора относительно магнитной оси ротора, и может быть использовано в

„,;ЯМ„„15346 1 А1 (51)5 Н 02 К 29/ООФ Н 02 Р 7/42

2 установках, требующих большого диапазона регулирования частоты вращения. Целью изобретения является конструктивное упрощение и повышение надежности. В устройство введены сумматор 10, компенсатор 11 ЭДС, элемент

12 сравнения и вычислитель 13 угла между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора в синхронной машине 1. Вычислитель 13 выполнен с формирователями функций синуса и косинуса, блоком реализации функции арктангенса, регулятором и сумматором. В устройстве реализуется контур регулирования по углу между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора с минимизацией модуля тока статора, что обеспечивает экономичное регулирование частоты вращения при простом схемном решении: 1 з,п. ф-лы, 3 ил.

34661

3 15

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым вентильным двигателям на основе син- хронных машин с управлением положения обобщенного вектора напряжения статора относительно магнитной оси ротора, и может быть использовано в установках, требующих большого диапазона регулирования частоты вращения.

Цель изобретения — конструктивное упрощение и повышение надежности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления вентильным двигателем; на, фиг. 2 — схема вычислителя угла меж,,ду обобщенным вектором напряжения и магнитной осью ротора; на фиг. 3 схема регулятора в вычислителе угла.

Устройство для управления вентильным двигателем содержит синхронную машину 1, подключенную обмотками . статора к выходам тиристорного преобразователя 2 частоты, датчик 3 частоты вращения и датчик 4 положения, установленные на валу синхронной машины I преобразователь 5 числа фаз, преобразователь 6 координат, вычислитель 7 модуля тока статора, подключенный входами к выходам датчика 8 фазных токов, и регулятор 9 частоты вращения.

В устройство для управления вентильным двигателем введены сумматор

10, компенсатор 11 ЭДС, элемент 12 сравнения и вычислитель 13 угла между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора, выполненный с двумя формирователями

14 и 15 (фиг. 2) функций синуса и косинуса соответственно и последовательно соединенными блоком 16 реализации функции арктангенса, регулятором 17 и сумматором 18, другой вход которого образует вход смещения.

При этом выход сумматора 18 подключен к входам формирователей 14 и 15 функций синуса и косинуса, выходы которых образуют выходы вычислителя 13, подключенные к первым двум входам преобразователя 6 координат. Вход вычислителя 13 образованный входом блока 16, подключен к выходу вычислителя 7 модуля тока статора..

Выходы датчика 4 положения подключены к другим двум входам преобразователя 6 координат, соединенного выходами через преобразователь > числа

ЗО

55 фаз с соответствующими управляющими входами по частоте тиристорного преобразователя 2 частоты.

Первый вход элемента 12 сравнения образует вход задания частоты вращения, второй вход объединен с входом компенсатора 11 ЭДС и подключен к выходу датчика 3 частоты вращения.

Выход элемента 12 сравнения подключен по входу регулятора 9 частоты вращения, соединенного выходом с первым входом сумматора 1О.

Второй вход сумматора 10 подключен к выходу компенсатора 11 ЭДС, в выход сумматора 10 соединен с уп- . равляющим входом по амплитуде тиристорного преобразователя 2 частоты.

Регулятор 17 в вычислителе 13 выполнен с апериодическим звеном 19 (фиг. 3), коммутатором 20 и сумматором 21 с инвертирующим и неинвертирующим входами, подключенными через коммутатор к выходу апериодического звена 19.

При этом инвертирующий вход сумматора 21, соединенный с входом апериодического звена 19, образует вход регулятора 17, выход которого образован выходом сумматора 21.

Преобразователь 21 частоты может быть выполнен по схеме с промежуточным звеном постоянного тока или циклоконвертера.

В устройстве осуществляется управление энергетическим режимом синхронной машины как в установившихся, так и в переходных режимах за счет автоматического выбора угла между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора. Указанный угол HBJIRPTcR функцией модуля тока статора, и равновесие в.системе регулирования достигается .путем непрерывной итерации угла в сторону возрастания, а модуля тока — в сторону уменьшения.

Путем начального смещения указанного угла в сторону опережения можно выбрать наиболее выгодную зону углов, обеспечивающую минимальные значения тока статора при заданном токе ротора.

Устройство работает следующим образом.

При равенстве нулю сигнала задания частоты вращения на входе элемента 12 сравнения будет равно нулю н задание на управляющем входе ти-. на валу машины и смещением угла на входе сумматора 18.

Регулятор 17 (фиг. 3) угла между

5 обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора имеет передаточную функцию

Дифференциальная составляющая может вводиться как со знаком плюс (T (Т,), так и со знаком минус (Т ) T>), что определяется соответствующим положением коммутатора 20.

Требуемое переключение определяется по параметрам машины (для синхронных машин нормального исполнения выбираются Т с T,).

Применение регулятора 17 с указанной передаточной функцией необходимо для обеспечения апериодического характера сходимости угла между обобщенным вектором напряжения и магнит25 ной осью ротора и модулем тока статора.

Блок 16 (фиг. 2) реализует зависимостьгде К вЂ” коэффициент; i„ — обобщенный ток ротора. По сути блок 16 является вычислителем угла смещения обобщен35 ного вектора напряжения относительно магнитной оси ротора. Упрощение задачи вычисления указанного угла может быть связано с применением линейного блока 16 с ограничением выхо4О да на уровне, соответствующем 9

= Ф/2.

Таким образом, введение в устройство для управления вентильным дви45 гателем контура регулирования по углу между обобщенным вектором напря" жения статора и магнитной осью ротора и минимизация модуля тока статора обеспечивают экономичное регулирование частоты вращения при более простом схемном решении по числу функциональных блоков и выполнению измерительной части по сравнению с известным решением.

1. Устройство для управления вентильным двигателем, содержащее си

5 1534661 6 ристорного преобразователя 2 часто- ты, которое определяет модуль трехфазной системы напряжений.

С выходов датчика 4 положения на входы преобразователя 6 координат поступают опорные сигналы, соответствующие синусу и косинусу угла

Т,Б+ 1 между индикаторной осью датчика и ы(s) = к —---T S + магнитной осью фазы А синхронной мат шины 1.

С выходов вычислителя 13 на другие входы координатного преобразователя 6 поступают сигналы, соответствующие синусу и косинусу угла, заданного смещением на входе сумматора 18 (фиг. 2). На другом входе сумматора. 18 сигнал в это время равен нулю, так как отсутствует ток статора.

На выходе преобразователя 6 координат устанавливается начальная система сигналов, котооая через преобразователь 5 числа фаэ поступает на соответствующие управляющие входы преобразователя 2 частоты.

При подаче сигнала задания частоты вращения на вход элемента 12 сравнения открываются. соответствующие тиристоры преобразователя 2 частоты, к(("))

6 = агс д(— э-) подготовленные к включению началь- К i

5 ными сигналами с выхода преобразователя 6 координат, В обмотках статора синхронной машины 1 протекает ток. Сигнал (Т ) с выхода вычислителя 7 модуля статора через блок 16, реализующий функцию арктангенса, регулятор 17 и сумматор 18 поступает на входы формирователей 14 и 15. Сигналы с выходов этих формирователей, соответствующие синусу и косинусу задаваемого угла, поступают на входы преобразователя б координат, выходные сигналы которого получают фазовый сдвиг относительно выходных сигналов с датчика 4 положения. Это означает сдвиг по фазе обобщенного вектора напряжения статора в сторону заданного направления вращения.

Возникающий момент приводит во вращение ротор машины 1„ При уменьшении ошибки по частоте вращения модуль тока статора имеет тенденцию к уменьшению.

Угол опережения также уменьшает- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ся, и при выходе на установившийся режим работы модуль тока статора апведеляется статическим моментом

1534661

35 хронную машину, подключенную обмотками статора к выходам тиристорного преобразователя частоты, датчики частоты вращения и положения, установ5 ленные на валу синхронной машины, преобразователь числа фаэ, преобразователь координат, вычислитель модуля тока статора, подключенный входами к выходам датчика фазных токов, и регулятор частоты вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, введены сумматор, компенсатор

ЭДС, элемент сравнения и вычислитель угла между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора, выполненный с двумя формирователями функций синуса и косинуса соответственно и последовательно соединенными блоком реализации функции арктаигенса, регулятором и сумматором, другой вход которого образует вход смещения, при этом выход указанного последнего сумматора подключен к входам формирователей функций синуса и косинуса, выходы которых образуют выходы вычислителя угла между обобщенным вектором напряжения и магнитной осью ротора, подключенные к первым двум входам пре образователя координат, вход названного вычислителя угла, образованный входом блока реализации функции арктаигенса, подключен к выходу вычислителя модуля тока статора, выходы датчика положения подключены к другим двум входам преобразователя координат, соединенного выходами через преобразователь числа фаэ с соответствующими управляющими входами по частоте тиристорного преобразователя частоты, первый вход элемента сравнения образует вход задания частоты вращения, второй вход объединен с входом компенсатора ЭДС и подключен к выходу датчика частоты вращения, выход элемента сравнения нодкгпочен к входу регулятора частоты вращения, соединенного выходом с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу компенсатора ЭДС, а выход сумматора соединен с управляющим входом по амплитуде тиристорного преобразователя частоты.

2. Устройстао по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что регулятор в вычислителе угла между обобщенным вектором напряаения и магнитной осью ротора выполнен с апериодическим звеном, коммутатором и сумматором с инвертирунщим и неинвертирующим входами, подключенными через коммутатор к выходу апериодического звена, при этом инвертирующий вход сумматора, соединенный с входом апериодического звена, образует вход регулятора, выход которого образован выходом сумматора.

1534661

Составитель А. Жилин

Редактор Н. Тупица Техред М.Ходанич Корректор И. Муска

Заказ 52 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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