Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемых электроприводах общепромышленного назначения, построенных на базе, например, асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и силового преобразователя с полностью управляемыми ключевыми элементами. Целью изобретения является повышение энергетических характеристик путем реализации возможности непосредственного и раздельного регулирования относительной величины пульсаций составляющих тока статора. В электропривод переменного тока с асинхронным двигателем 1 с короткозамкнутым ротором введен управляемый логический коммутатор 13, подключенный входами к выходам регуляторов 4, 5 составляющих тока статора, а выходами - непосредственно к входам управления ключевыми элементами силового преобразователя 2. Регуляторы 4,5 составляющих тока статора выполнены релейными с гистерезисной характеристикой, а формирователь 12 гармонических функций выполнен в цифровом виде с последовательно соединенными счетчиком 14 и постоянным запоминающим устройством 15. При этом управляющий вход логического коммутатора 13 подключен к выходу реверсивного счетчика 14. Блок 3 задания составляющих тока статора выполнен с вычислителем 16 модуля. 2 ил, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С ООМА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ц1) Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4391369/24-07 (22) 10.03.88 (46) 07.07.90. Вкл . Г 25 (71) Волжское объединение по производству легковых автомобилей "АвтоВАЗ» (72) В.В.Кашканов, П.Т.Якомаскин и П. А . !1!аврин (53) 621.313.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 99 1570, кл . Н 02 Р 5/34, 198 1.

Шрейнер Р.Т., Дмитренко !0.А. Оптимальное частотное управление асин— хронными электроприводами. — Кишинев:

Штнинца, 1982, с. 150, рис. 5.5.

„„Я0„„15??060

2 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОЦ !!ЕРЕМИН!!ОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемых электроприводах общепромьшгленного назначения, построенных н» базе, например, асинхронного двигателя с короткоэамкнутым ротором и силового преобразователя с полно-, стью управляемыми ключевыми элементами. Пелью изобретения, является повышение энергетических характеристик путем реализации возможности непосредственногоо и раздельного регулирования относительной величины пульсаций составляющих тока статора. В

1577060 электрапривод переменного тока с асинхронным двигателем 1 с короткоз мкнутым ротором введен управляемый логический коммутатор 13, подключенный входами к выходам регуляторов

4, 5 составляющих тока статора, а выходами — непосредственно к входам управления ключевыми элементами силового преобразователя 2. Регуляторы

4, 5 составляющих тока статора выполнены репейными с гистерезисной

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемых электроприводах общепромышленного назначения, построенных ка базе,. например, асинхронного эЛектрадвигателя с крроткозамкнутым роторам и силового преобразователя с полкостью управляемыми ключевыми эпементами.

Целью изобретения является повышенке энергетических характеристик путЕм реализации возможности непасрецсrвeкнorа и раздельнага регулирования относительной величины пульсапий 3Q составляющих тока статора.

На фиг., 1 представлена функциональная схема электраприваца перемЕннаго .тока; на фиг. 2 — векторная диаграмма, поясняющая принцип его работы.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 с кароткозамкнутым ротором, падключенкЫй обмотками статара к выходам си- 4О ловога преобразователя 2 с полностью управляемыми ключевыми элементами, блок 3 задания составляющих тока ста= тара во вращающейся системе координат,, связанной с патокасцеплением 45 ротора, подключенный к первым входам регуляторов 4 и 5 упомянутых составляющих тока статара, вторые входы ко/ тарых через последовательно включенные блок 6 обратного преобразования координат и блок 7 преобразования числа фаз,, подключены к выходам датчика 8 фазных токов.статора, импульс-; ный датчик 9 частоты вращения ротора асинхронного двигателя, подключенный выходом к первому входу сумматора

10 частот, второй вход которого подкпючен к выходу блока 11 задания частоты скольжения, а выход сумматора характеристикой, а формирователь 12 гармонических функций выполнен в циф. ровом виде с последовательно соединенными счетчиком 14 и постоянным запоминающим устройством 15. При этом управляющий вход логического коммутатора 13 подключен к выходу реверсивного счетчика 14. Блок 3 задания составляющих тока статора выполнен с .вычислителем 16 модуля.

1 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл, 10 частот. подключен к входу формирователя 12 гармонических функций, соединеннага выходами с соответствующи.ми опорными входами блока 6 обратнога преобразования координат.

В электропривод переменного така введен управляемый логический коммутатор 13, подключенный входами к выходам регуляторов 4 и 5 составляющих тока статара, а выходами — непосредственна.к входам управления ключевыми элементами силового преобразователя 2. Регуляторы 4 и 5 составляющих тока статора выполнены релейными с гистерезисной характеристикой, а формирователь 12 гармонических функций выполнен в цифровом виде с последовательно соединенными реверсивным счетчиком 14 н постоянным запоминающим устройством 15, при этом управляющий вход логического коммутатора

13 подключен к. выходу реверсивного счетчика 14.

Блок 3 задания составляющих тока статара может быть снабжен вычислителем 16 модуля, вход и выход которого образуют соответствующие выходы блока 3.

Работа электропривода переменного тока основана на функционировании векторного токового следящего контура в системе координат (d, q), свя занной с вектором 3 патокосцепле1 ния ротора. Этот контур образован блоками 2 — 8 и 13 (фиг. 1). Питание асинхронного электродвигателя 1 осуществляется от силового преобразователя 2 с полностью управляемыми ключевыми элементами, которые в зависимости ат знака команд управления (sign U;, i = R; S, .Т) подключают фазные обмотки асинхронного электродвигателя 1 к плюсовому или минусо1577060

Uof

U. = — sigri U., i 2

i в п U<

+s ign (a i >)

-s i.gn(d i Q

-s ign(d i,„)

-s ign(d, )

+зз.gn(d з. )

+sigп(r1i ) Сектор (-!(/6) — (+ f/6)

/1/6 — 6/2

И/2 — 5/6 %

5/6 и — 7/6Р

7/6 7 — 3/2 71

3/2 У вЂ” 11/6 7

2

5

6 вому выводу звена постоянного тока источника питания электропривода, поэтому выходные фаэные напряжения силового преобразователя 2, измеренные относительно средней точки звена постоянного тока источника питания, можно записать в виде где U — напряжение звена постоянног о тока.

При этом обобщенный вектор U — (U, U ) выходного напряжения такого преобразователя будет описываться уравнением

sign Up (— ) = — М с(т(sign U

Ug У,у е е е ф е ет . )

I где (е,, ея ), (еЗ,, еэ ), (ет,1ет ) проекции направляющих орт Фаз, R, S, Т асинхронного электродвигателя

1 на оси неподвижной системы координат о(, /5 . На фиг. 2 изображены шесть ненулевых векторов U (j

6) выходного напряжения силового преобразователя 2, соответствующие различным комбинациям команд управления. б

Отсюда видно, что плоскость о(, t ° р можно разбить на шесть секторов, в каждом из,которых для раздельного регулирования д,1, Dig достаточно

5 использовать лишь четыре из шести ненулевых векторов Ф (3 = 1,. °, 6) выходного напряжения силового преобразователя 2. Например, если у находится во втором секторе (фиг. 2), то переключения ключевых элементов силового преобразователя 2 в состояния, соответствующие Ur и Ф, будут вызывать уменьшение текущего значения а переключения в состояния, соответствующие U r и U, будут вызывать увеличение текущего значения hi, Аналогично, переключения в состояния

U и Ф вызывают уменьшение Лi, а

2б переключения в состояния П и U . вызывают увеличение Д i . Это обстоя1 тельство и положено в основу алгоритма функционирования векторного токового следящего контура в системе

25 координат (d, q), который фактически сводится к составлению таблицы соответствия знаков фазных напряжений

signU i = R, S Т знакам ошибок регулйрова ния s ign (8 i<), s ign (Л д„) в зависи30 мости от текущего положения (номер сек- тора) вращающейся системы координат (d, q) на плоскости (o(, p):

sign U< sign U

+sign(cubi ) — sign(hi<)

+sign(di ) -sign(di ) .%

+sign(dig) +зз.дп(й i ), Яign(hiъ) +sign(hi%)

-sign(di+) +sigrt(dig)

†.,К.(Ь,„ ) †. ап(Л,с„) 45

55

Например, если выходной сигнал релейного регулятора 4 положительный, sign (di ) = + 1, а выходной сигнал релейного регулятора 5 отрицатель— ный, sign(d i <) = — 1, то, как видно из таблицы, выходное напряжение силового преобразователя 2 будет соответствовать U .

Подключение выходов релейных регуляторов 4 и 5 тока непосредственно к входам управления ключевых элементов силового преобразователя 2 в соответствии с таблицей осуществляет управляемый логический коммутатор 13.

Определение номера сектора произво— дится по цифровому коду, снимаемому с выхода реверсивного счетчика 14 формирователя 12 гармонических функций.

Повышение энергетических показателей предлагаемого электропривода по сравнению с известным обеспечивается .за счет того, что при той же или даже меньшей частоте коммутацией ключевых элементов силового преобразователя 2 величина гистерезиса релейного регулятора 4 тока может быть установлена в 2 — 3 раза меньшей, чем у релейного регулятора 5 тока, что приводит к соответствующему уменьшению пульсаций ig и, следовательно, 1 t

Кроме того, выполнение блока 3 задания с вычислителем 16 модуля определяет равенство средних значений

7: 1577060

i, è i, так как igz= )i < j, Это . к автоматически обеспечивает работу т асинхронного электродвигателя 1 в ре- т . име минимума тока статора во всем . з диапазоне изменения угловых скорос- р тей вращения ротора, благодаря чему н также повышаются энергетические ха- с рактеристики.

Формула изобретения

1. Электропривод переменного тока, ( содержащий асинхронный двигатель:с ороткозамкнутым ротором, подключен-! и обмотками статора к выходам сисвого преобразователя с полностью равляемыми ключевыми элементами, блок задания составляющих тока статора во вращающейся системе координат, связанной с потокосцеплением ротора, подклИченный к первым входам регуляторов упомянутых составляющих тока статора, вторые входы которых ерез последовательно включенные блок обратного преобразования координат и блок преобразования числа фаэ подключены к выходам датчиков фазных токов статора, импульсный датчик частоты вращения ротора асинХроиного двигателя, подключенный выходом к первому входу сумматора частот, второй вход которого подключен

К выходу блока задания частоты скольжения, а. выход сумматора частот подключен к входу формирователя гармоНических функций, соединенного выходами с соответствующими опорными входами блока обратного преобразования оординат, отличающийся ем, что, с целью повышения энергеических характеристик путем реалиации воэможности непосредственного аздельного регулирования относнтель" ой величины пульсаций упомянутых оставляющих тока статора, введен управляемый логический коммутатор, подключенный входами к выходам регуляторов составляющих тока статора, а выходами — непосредственно к входам управления ключевыми элементами силового преобразователя, регуляторы составляющих тока статора выполнены релейными с гистерезисной характеристикой, а формирователь гармонических функций снабжен вторым выходом и выполнен цифровым с последовательно соединенными реверсивным счетчиком и постоянным запоминающим устройством, выход которого образует первый выход данного формирователя, при этом управляющий вход указанного

25 логического коммутатора подключен к второму выходу формирователя гармонических функций, образованному выходом реверсивн6го счетчика.

2. Электропривод по п. 1, о т "

З0 л и ч а ю шийся тем, что„ с целью повышения энергетических характеристик путем снижения потерь, .блок задания составляющих тока статора во вращающейся системе координат, связанной с потокосцеплением ротора, снабжен вычислителем модуля, вход и выход которого образуют соответствующие выходы указанного блока.

1577060

Составитель А.Иилин

Техред И.Дидык

Редактор С.Пекарь

Корректор О.Ципле

Заказ 1855 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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