Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического управления электроприводами, построенными по системе преобразователь частоты-асинхронный двигатель. Целью изобретения является повышение точности в статических и динамических режимах работы. Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока блок 4 преобразования координат снабжен двумя дополнительными входами 24, 25, элементами 26, 27, умножения, масштабирующими усилителями 28, 29, элементом 30 возведения в степень, элементом 31 деления и дополнительным сумматором 32, а также сумматором 23, с помощью которого осуществляется связь по скольжению для моментообразующей составляющей тока статора. При этом операции координатного преобразования для составляющих напряжения статора выполняются более простыми техническими средствами, не требующими непосредственного дифференцирования сигналов, благодаря чему повышается точность регулирования. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 H 02 P 7/42 ммь, Ф

Р.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ACHT СССР (21) 4395062/24-07

1 (22) 21.03.88 (46) 07.07.90. Бюл. Р 25 (71) Ивановский энергетический и»ститут им. В.И.Ленина (72) А.Н.Королев, А.Н.Голубев, К.В.Куликов, Б.В.Новоселов, В.Д.Быков и В.А.Солодов (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1046891, кл, Н 02 Р 7/42, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1352605, кл. Н 02 P 7/42, 1985. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕИЕННОГО TOKA (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического управления электроприводами, построенными по системе преобразователь частоты — асинхронный двигатель. Целью изобретения являЕт„„SU„„1577061 А1

2 ся повышение точности в статических и динамических режимах работы. Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока блок 4 . преобразования координат снабжен двумя дополнительными входами 24, 25, элементами 26, 27 умножения, масштабирующими усилителями 28, 29, элементом 30 возведения в степень, элементом 31 деления и дополнительным сумматором 32, а также. сумматором 23, с помощью которого осуществляется связь по скольжению для моментообразующей составляющей тока статора. При этом операции координатного преобразова»ия для составляющ»х напряжения статора выполняются более простыми техническими средствами, »е требующими непосредственного дифференцирования сигналов, благодаря чему повышается точность регулирования. 3 ил.

Ф \

1577061

t5

«@

4Î ф5

5О

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического управления элект роприводами, построенными по системе преобразователь частоты — асинхронный двигатель.

Целью изобретения является повышение точности в статических и динамиЧеских режимах работы.

На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода перемен ого тока; на фиг. 2 — схема формироателя задания тока статора; на иг. 3 — зависимость активной состав. яющей тока статора от скольжения, еализуемая в формирователе задания

Тока статора.

Злектропривод переменного тока содержит m-фазуый асинхронный двига,"ель 1 (фиг. I) с короткозамкнутым

11отором, статорная обмотка которого

,соединена в ш/3 трехфазные системы

И подключена к выходам преобразователя 2 частоты, датчик 3 частоты вращения, установленньп на валу асинхронного двигателя 1, блок 4 преобразования координат, подключенный вы ходами к соответствующим управляющим входам преобразователя 2 частоты, датчик 5 тока статора, датчик 6 на-пряжения статора, последовательно соединенные блок 7 задания начального значения тока статора, формирователь 8 задания тока статора, первьп| сумматор 9, регулятор 10 тока, второй сумматор 11 и регулятор 12 напряжения, последовательно соединенные блок 13 задания частоты вращения, третий сумматор 14, регулятор 15 частоты вращения, четвертый сумматор

16 и регулятор 17 скольжения, выход которого и выход регулятора 12 напряжения подключены соответственно к первому и. второму входам 18 и 19 блока 4 преобразования координат, вы= полненному с основным сумматором

20 и элементом 21 вычисления модуля, первые входы которых и выходы образуют входы 18 и 19 и выходы блока 4 преобразования координат, а второй вход элемента 21 вычисления модуля образует третий вход 22 блока преобразования координат.

При этом входы датчика 5 тока статора и датчика 6 напряжения статора соедиНены с двумя фазами каждой из m/8 трехфазных систем статорной обмотки m-фазного асинхронного двигателя 1. Первый вьг од датчика 5 тока статора подключен к другому входу сумматора 9, второй и третий выходы датчика 5 тока статора подключены к соответствующим входам датчика 6 напряжения статора, первый выход которого соединен с другим входом сумматора 11. Выход датчика 3 частоты вращения подключен к другому входу сумматора 14..

В электропривод переменного тока введен пятый сумматор 23, а блок 4 преобразования координат снабжен четвертым и пятым входами 24 и 25 и выполнен с двумя элементами 26 и

?7 умножения, двумя масштабирующими усилителями 28 и 29, элементом 30 возведения в степень, элементом.31 деления и дополнительным сумматором

32, входы которого подключены к выходам элементов 26 и 27 умножения.

Первый вход элемента 26. умножения объединен с первым входом элемента

21 вычисления модуля, а второй вход подключен к выходу масштабирующего усилителя 28, вход которого образует вход 24 блока преобразования координат, соединенный с выходом сумматора 16.

Первый вход элемента 27 умножения образует вход 25 блока 4 преобразонания координат, соединенный с выходом сумматора 11.

Второй вход элемента 27 умножения подключен к выходу масштабирующего усилителя 29, вход которого объединен с первым входом 18 блока

4 преобразователя координат °

Выход элемента 21 вычисления модуля соединен с входом элемента 30 возведения в стеПень, подключенного выходом к первому входу элемента 31 деления, другой вход которого соеди- . нен с выходом дополнительного сумматора 32.

Выход элемента 31 деления подключен к другому входу сумматора 20.

Входы сумматора 23 подключены к выходам регулятора 17 скольжения и датчика 3 частоты вращения, а выход сумматора 23 соединен с другим входом сумматора 16 и другим входом формирователя 8 задания тока статора. Вход 22 блока 4 преобразования координат подключен к второму выходу датчика 6 напряжения статора.

Формирователь 8 задания тока статора содержит последовательно сое1577061 диненные выпрямитель 33 (фиг. 2), нелинейный элемент 34, реализующий зависимость автивной составляющей тока статора от скольжения (фиг. 3), и сумматор 35. Другой вход сумматора

35 и вход выпрямителя 33 образуют первый и второй входы формирователя

8 задания тока статора, выход которого образован выходом сумматора 35.

Датчики 5 и 6 тока и напряжения статора измеряют соответствующие параметры в системе координат обобщенного вектора тока статора.

В электроприводе переменного тока по схеме, представленной на фиг.1, осуществляется управление m-фазным асинхронным двигателем 1 с ориен ацией управления на обобщенный вектор тока статора Т . Из уравнений, опи5 сывающих асинхронный двигатель в системе координат тока статора, следует, что при условии сохранения постоянства потокосцепления ротора энергетические показатели электропривода 25 определяются абсолютным скольжением и током статора I, которые определяются формируемым на выходе системы управления вектором напряжения 11>.

Йс(—

3 5 (1) Управление инвертором нанряжения при этом осуществляется по каналу задания модуля напряжения 35 и - Ги, + v, (2) и каналу задания частоты

d U

40 о = + — (arctic - ), . (3)

dt U

1где U< и U< — составляющие 0з в координатах тока статора; си — частота тока статора 45

При этом для повышения быстродействия и расширения области устойчивости целесообразно воздействовать на ортогональную составляющую U определяемую параметром

Электропривод переменного тока функционирует следующим образом.

В сумматоре 14 сравниваются сигнал задания частоты вращения с выхода блока 13 м сигнал с выхода датчика

3. Результат сравнения поступает на регулятор 15, на выходе которого формируется задание нэ величину абсолютного скольжения „з. Данный сигнал сравнивается в сумматоре 16 с фактической величиной скольжения, получаемой на входе сумматора 23. Результат сравнения подается на вход интегрального регулятора 17 скольжения, выходной сигнал которого определяет частоту td тока статора. Сигнал с выхода сумматора 23, пропорциональный моментообразующей составляющей тока статора, поступает на формирователь 8, на другой вход которого подается начальное значение тока статора I < с выхода блока 7. Сформированный на выходе формирователя 8 сигнал задания на модуль тока статора сравнивается в сумматоре 9 с действительным значением последнего с выхода датчика 5 тока. Результат сравнения подается на вход регулятора

10 тока, выходной сигнал которого пропорционален сигналу 11 (составля1 ющей вектора Пз, направленной по вектору I ). Этот сигнал в сумматоре

11 сравнивается с истинным значением

П.1, .получаемым с одного из выходов датчика 6 напряжения. Датчик 6 напряжения с помощью датчика тока 5 определяет составляющие 0„ и U век-. тора U з в системе вектора

Замкнутый контур с регулятором

12 напряжения обеспечивает соответствие параметрически задаваемой частоты 1„у тока статора ее действительному значению. На выходе блока 21 вычисления модуля, входящего в структуру блока 4 преобразования координат, в соответствии с (2) определяется задание на модуль напряжения. В блоке 4 осуществляется также формирование задания на частоту с в соответствии с (3). Однако определение непосредственно по (3) значительно снижает точность регулирования. Это связано с тем, что операции дифференцирования подвергается сигнал, в котором уже заложена погрешность, обусловленная технической сложностью создания точного четырехквадранткого элемента деления (для нахождения частотного П /U ) kf Jlîñòàòî÷íî плавной

1 гередаточйой характеристики функционального элемента агсtg. Последующее дифференцирование этого сигнала самым существенным образом увеличивает эту погрешность. Соотношение (3) может быть преобразовано к виду

1 ()!12 с!к 1

О = Ы + --(11 --- — U ---). (4)

П г, С1 .. <1

1577061

Сигналы, пропорциональные du ddt

t и сШ /dt, снимаются соответственно с входов интегральных регуляторов

12 и 17. Указанные сигналы поступают н входы блоков 26 и 27 умножения, где соответственно умножаются на сигналы, пропорциональные U < и U<, формируемые на выходах регуляторов

12 и 17. Масштабные усилители 28 и 29 с коэффициентами передачи, обратными постоянными времени интегральных регуляторов 17 и 12, служат для прив дения выходных сигналов блоков 26. и 27 к общему масштабу, Выходные сигналы этих блоков сравниваются в сумм торе 32, выходной сигнал которого . делится в блоке 3 1 деления на сигнал, пропорциональный квадрату U>, сйимаемый с выхода блока 30 возведен я в степень. На выходе сумматора

20 формируется сигнал задания на частоту напряжения в соответствии с (4).

Зависимость моментообразующей составляющей тока от скольжения, реализуе- 25 мая в блоке 8,. определяется исходя из поддержания постоянства главного потока и имеет вид, показанный на фиг. 3 (К, К вЂ” коэффициенты преобразования).

Указанная зависимость может быть

@ппроксимирована несколькими прямы2 и е

Вторая составляющая частоты напряжения в правой части (4) учитывает

Изменение в динамических режимах фазового положения вектора U по отношению к вектору I, на который осуществляется ориентация системы вращающихся координат. данная коррекция частоты напряжения в соответствии с изложенным осуществляется в блоке

4 преобразования координат на основании информации о сигналах U и 11

Сигналы пропорциональные Бg и его 45 производной, необходимые для определения частоты напряжения, формируются в канале .регулирования частоты вращения. Для вычисления же модуля

О составляющая U, изменяемая в функции заданного скольжения р (про50 порционального моменту двигателя во вращающейся синхронно с вектором. тока статора системе координат), непосредственно замеряется с помощью датчиков напряжения 6 и тока 5

s системе координат вектора I и заводится на вход блока 21 вычисления модуля.

Таким образом, выполнение в электроприводе блока преобразования коорг динат с дополнительно введенными элементами умножения, масштабирующими усилителями, элементом возведения в степень, элементом деления и сумматором обеспечивает вычисление требуемой частоты напряжения без операции непосредственного дифференцирования управляющих сигналов, благодаря ему повышается точность регулирования. Введение в электропривод контура скольжения также обеспечивает повышение точности эа счет формирования в статических и динамических режимах моментообраэуюцей составляющей тока статора. формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий т-фазный асинхронный двигатель с короткоэамкнутым ротором, статорная обмотка которого соединена в m/3 трехфазные системы и подключена к выходам преобразователя частоты, датчик частоты вращения, установленный на валу асинхронного двигателя, блок преобразования координат, подключенный выходами к соответствующим управляющим входам преобразователя частоты, датчики тока и напряжения статора, последовательно соединенные блок задания начального значения тока статора, формирователь задания тока статора, первый сумматор, регулятор тока, второй сумматор и регулятор напряжения, последовательно соединенные блок задания частоты вращения, третий сумматор, регулятор частоты вращения, четвертый сумматер и регулятор скольжения, выход которого и выход регулятора напряжения подключены соответственно к первому и второму входам блока преобразования координат, выполненного с основным сумматором и элементом вычисления модуля, первые входы которых и выходы образуют .соответственно первый, второй входы и выходы блока преобразования"координат, а второй вход элемента вычисления модуля образует третий вход блока преобразования координат, при этом входы датчиков тойа.и напряжения статора соединены с двумя фазами каждой иэ m/3 трехфазных систем статорной обмотки mфазного асинхронного двигателя, пер1577061 тХхх

Фиг,2 вый выход датчика тока статора подключен к другому входу первого сумматора, второй и третий выходы датчика тока статора подключены к соот5 ветствующим входам датчика напряжения статора,первый выход которого соединен с другим входом второго сумматора, выход датчика частоты вращения подключен к другому входу третьего сумматора; отличающийся тем, что, с целью повышения точности, введен пятый сумматор, а блок преобразования координат снабжен четвертым и пятым входами и выполнен с двумя элементами умножения, двумя масштабирующими усилителями, элементом возведения в степень, элементом деления и дополнительным сумматором, входы которого подключены к выходам элементов умножения, при этом первый вход первого элемента умножения объединен с первым входом элемента вычисления модуля, а второй вход подключен к выходу первого масштабирующего уси- 25 лителя, вход которого образует чет,— вертый вход блока преобразования координат, соединенный с выходом четвертого сумматора, первый вход второ1

ro элемента умйожения образует пятый вход блока преобразования, координат, соединенный с выходом второго сумматора, второй вход второго элемента умножения подключен к выходу второго масштабирующего усилителя, вход которого объединен с первым входом блока преобразования координат, выход элемента вычисления модуля соединен с входом элемента возведения в степень, подключенного выходом к первому входу элемента деления, другой вход которого соединен с выходом дополнительного сумматора блока преобразования координат, выход элемента деления подключен к другому входу основного. сумматора блока преобразования координат, входы пятого сумматора подключены к выходам регулятора скольжения и датчика частоты вращения, выход указанного сумматора соединен с другим входом четвертого сумматора и другим входом формирователя задания тока статора, а третий вход блока преобразования координат подключен к второму выходу датчика напряжения статора.

1577061

424 Р8 ОР2

Составитель A.7|èëèí

Техред М,Дидык . Корректор С.Шевкун

Редактор С.Пекарь

Заказ 1855 Тирах 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям лри ГКНТ СССР

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

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