Устройство для измерения потокосцепления асинхронной машины

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит датчики 1, 2, 3 тока, датчики 4, 5, 6 напряжения, блок 7 для определения проекций тока и напряжения, масштабные усилители 8, 9, сумматоры 10, 11, интеграторы 12, 13, нуль-органы 14, 15, 16 ключи 17, 18, 19, блоки 20, 21 умножения, синтезатор 22 гармонических функций, координатный преобразователь 23, дифференцирующий блок 24, масштабные усилители 25-28, сумматоры 29, 30. Введенные три нуль-органа, три ключа, два блока умножения, синтезатор гармонических функций, координатный преобразователь, дифференцирующий блок, четыре масштабных усилителя и два сумматора позволяют повысить точность и расширять функциональные возможности за счет исключения накопления ошибки измерения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К 33/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AST0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ.

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР

1 (21) 4451627/24-01 (22) 18.05,88 (46) 30.08.90. Бюл. Р 32 .(71) Днепропетровский горный институт им. Артема (72) В.Л.Соседка, Л.Ф.Коломейцева, И.А.Борисенко и В.Б.Верник (53) 621.3!7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 892236, кл. G 01 К 33!02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЯ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит датчики 1, 2, 3 тока, датчики 4, 5, 6 напрФкения, блок

„„SU„„1589224 А 1

7 для определения проекций тока и напряжения, масштабные усилители 8, 9, сумматоры 10, 11, интеграторы 12, 13, нуль-органы 14, 15, 16, ключи 17, 18, 19, блоки 20, 21 умножения, синтезатор 22 гармонических функций, координатный преобразователь 23, дифференцирующий блок 24, масштабные усилители 25-28, сумматоры 29, 30.

Введенные три нуль-органа, три ключа, два блока умножения, синтезатор гармонических функций, координатный преобразователь, дифференцируюший блок, четыре. масштабных усилителя и два сумматора позволяют повысить точность и расширить функциональные возможности за счет исключения накопления ошибки измерения. 1 ил.

1589224

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке систем управления частотно-регулируемым привацом переменнога тока.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных вазможностей.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для измерения потокасцепления асинхронной машины.

Устройство для измерения потокосцепления содержит три датчика 1-3 тока, три датчика 4 -6 напряжений, блок 7 для определения проекций тока и напряжения, два масштабных 8 и 9 усилителя„ два сумматора 10 и 11 и два интегратора 12 и 13. Выхоцы датчиков 1-3 тока и выходы датчиков ч-6 2О напряжений соединены с входом блока 7 определения проекций токов и напряжений на четыре выхода. Первый выхсд блока 7 соединен с первь м масштабным усилителем 8, выход которого соеди- 25 нен>с первым входом первого сумматора 10, второй вход которого соединен с третьим выходом блока 7 определения проекций токов и напряжений. Второй выход блока 7 соединен с вторым масштабным усилителем 9, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 11, в" îðîé "вход которого соединен с четвертым выходом блока 7.

В устройство для определения пото35 косцепления введены три нуль-органа

1ч-16„три ключа 17-19., два блока 20 и 21 умножения, синтезатор 22 гармо, нических функций на два входа и два выхода, координатный преобразователь

23 на три входа, дифференцирующий блок 24, четыре масштабных усилителя

25-28 и два сумматора 29 и 30 на три входа. Выходы двух датчиков 1 и 2 фазных тОков сОединены с ВхОдОм нуль Ор гана 1А, выход которого соединен с входом первого ключа 1i, на неуправляющий вход которого подается частотный сигнал пК с одного из выходов блока управления автономным инверторам. Выход первого ключа 17 соединен с одним из входов первого 20 и второго 21 блоков умножения, первым входом синтезатора 22 гармонических фунфункций и первым входом координатного

55 преобразователя 23, выход которога через дифференцирующий блок 2É соединен с вторым входом синтезатора 22 гармонических функций. Первый выход синтезатора 22 гармонических функций через первый масштабный усилитель 25 соединен с первым входом первого сумматора 29, второй вход которого соединен с выходом первого блока 20 умножения, а третий вход— с. выходом первого сумматора 10, Второй выход блока 22 через второй масштабный усилитель 26 соединен с первым входом второго сумматора 30,второй вход которого соединен с выходом второго блока 21 умножения, а третий вход — с выходом второго сумматора 1, Второй выход блока 7 определения про-екций токов и напряжений соединен с вторым входом координатного преобразователя 23 и третьим масштабным усилителем 27, выход которого соединен с вторым входом первого блока 20 умножения. Первый выход блока 7 определения проекций токов и напряжений соединен с третьим входом координатного преобразователя 23 и четвертым масштабным усилителем 28, выход которого соединен с вторым входом второго блока 21 умножения. Выход сумматора 29 соединен с входам первого интегратора 12, второго нульоргана 15 к второго ключа 18, уп,равляющий вход которого соединен с выходом. третьего нуль-органа 16>. Выход сумматора 30 соецинен с входом второго интегратора 13,, третьего нуль-органа 16 и третьего ключа 19, управляющий вхац которого соединен с

L выходом второго нуль-органа 15. Р>ыходы первого интегратора 12 и второго ключа 18 объединены и образуют первый выход устройства, а выходы второго интегратора 13 и третьего ключа 19 объединены к образуют второй выход устройства для определения потокасцепления асинхронной.машины.

Потокосцепление ротора у определяется выражением

4, == —" 1(U-1R I — ) At+4 „, (1) о 0 где О, :. — результирующий вектор напряжения и тока асинхронной машины„

L — переходная индуктивность статора;

R — активное сопротивление;

Х Х вЂ” индуктивность воздушного

0 2 зазора и ротора со>ответст венно; ) — вектор начальных условий, >

UW»

1 1 i%

158922 для определения вектора ty необходимо выполнить дифференцирование под знаком интеграла:

d1 d jld1 4Е

+ 5 — . — (I e ) — (сон(м С +

dt dt aft

+ j sing t)+j о)1(сонм t+j since)t)» (2) где I, t — модель и фаза вектора 10 тока.

Для определения составляющих вектора Ч выражение (3) необходимо подставить в (2) и перейти к системе координат d q т ° е ° опредеJIMTh сОс» 15 тавляющие потока ротора для эквивалентной двухфазной машины:

6 у, —,1 (0,1-К i -L — cosw t +

Х Ф ° (ofI г Х 1 4

o. o

+уЬ, i ) »1 + » (3) Xf 1

y — — 1 (U К 1 -I — sinvt

1Г3 хо и

- Ш1.,i ) d +,1, (4) где „, у — проекции вектора потокосцепления ротора на координатные оси 30

dиq; — проекции вектора напряжения и тока на координатные оси 1 Ч 35 соответственно, y . — начальные условия, »1 зависящие от положения векторов напряжения и тока. 40

Определим, в какой момент времени надо включить интеграторы, чтобы при

:нулевых начальных условиях в цепи отсутствовала свободная составляющая.

Если ныражение под знаком интеграла 45 равно нулю, значит величина у достигла максимума (4 г /dt = 0), следовательно, = О. Если н этот момент начать интегрирование по выражению (4), то можно определить проекцию 50 вектора,1 при известных (нуленых) начальных условиях. Если определить момент времени, для которого dy /Ый=0, и в этот момент начать процесс интегрирования по выражению (3), то име- 55 ется возможность при известных начальных условиях определить проекцию вектора р<„, т.е. включая последовательно однй интегратор, затем

4 6 другой, можно не только определить положение потокосцепления ротора относительно обмоток статора, но и ис-: ключить свободную составляющую в переходном процессе, определяющем потокосцепление ротора.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на асинхронный двигатель переменного напряжения датчики 1-3 тока и датчики 4-б фазных напряжений определяют соответственно величины фазных токон и напряжений и эти сигналы подаются на блок 7, в котором определяются проекции тока и напряжения в декартовой системе координат. Примем, что ось обмотки фазы А совпадает с положительной осью системы координат. На первом выходе блока 7 появляется сигнал ig который подается на преобразователь 23 и одновременно на масштабный усилитель 8, в котором умножается на К, и масштабный усилитель 28, в котором умножается на L . Одновременно на втором

» выходе блока 7 появляется сигнал i который подается на второй вход преобразователя 23 и на масштабные усилители 9 и 27. В усилителе 9 сигнал

i умножается Hà R а н усилителе 27 на L,. Выходной сигнал масштабного усилителя 8 ig R подается на первый вход первого сумматора 10, на второй вход которого подается сигнал

U (третий выход блока 7 определе3 них проекций) . Таким образом, на выходе сумматора 10 появляется сигнал

U g — i g R. Выходной сигнал масштабного усилителя 9 подаетсй на первый вход второго сумматора 11, на второй вход которого подается сигнал U (чет% вертый выход блока 7 определения проекций токов). Таким образом, на выходе сумматора 1! появляется сигнал

Ug — ig R, При появлении положительного сигнала разности фазных токов фаз В и С срабатывает нуль-орган 14 и на выходе последнего появляется управляющий

;импульс, который открывает ключ 17.

Последовательность импульсов, пропорциональных частоте вращения поля двигателя, поступает на блоки 20-23.

В блоке 20 умножения выходной сигнал масштабного усилителя 27 i, L,, a в блоке 21 умножения выходной сигнал масштабного усилителя 28 i » L умЯ 1 ножаются на частоту вращения поля

1589224 двигателя. Одновременно в блоке 22 иэ последовательности импульсов фор1 мируются гармонические функции, à в блоке 23 осуществляется переход век5 тора тока статора во вращающуюся систему координат. Так как переход осуществляется в тот момент времени, когда i О, то на выходе координатного преобразователя 23 появляется сигнал, пропорциональный модулю тока. В переходных режимах изменение мбдуля тока фиксируется дифференцирующим блоком 24 и на выходе последнего появляется сигнал, пропорциональный про-15 изводной модуля тока. Синтез гармонических функций в блоке 22 целесообразно осуществлять на функциях Уолша. Зто позволяет одновременно с процессом синтеза осуществлять умножение 20 гармонических функций на производную модуля тока. Таким образом, на первом выходе синтезатора 22 гармонических функций появляется сигнал П d t cos » который в масштабном усилителе 25 умножается на коэффициент Ь и полученный сигнал подает » ся на первый вход сумматора 29, на второй вход которого подается выходной сигнал первого блока 20 умножения 30

1 р J. а на третий вход — выход сумматора 10 — (U д — i

dI/dt sinu t, который в масштабном усилителе 26 умножается на коэффициент Ь и полученный сигнал подается 4O » на первый вход сумматора 30, аа второй вход которого подается выходной сигнал блока 21 умножения i uJL, а ( на третий вход - выход сумматора 11 (Uq — 1 R) . Таким образом, на выхо- 45

1 де сумматора 30 появляется сигнал, определяемый подынтегральным выражением (3).

Таким образом, на входе интегратора 12 сформирован сигнал, определяемый выражением (4), а на входе интегратора 13 - сигнал, определяемый выражением (3). Хотя сигналы на входах интеграторов 12 и 13 имеют-. ся, но процесс интегрирования еще не начался, так как неизвестны начальные условия интеграторов. Как только выходной сигнал сумматора 29 или 30 переходит через нуль, срабатывает и становится на защелку соответствующий нуль-орган, выходной сигнал которого разрывает ключ, и начинается процесс интегрирования.

Ключ 17 начинает пропускать последовательность импульсов, когда ток совпадал с действительной осью, а потокосцепление располагалось в четвертом квадрате. По мере вращения вектора тока составляющая ь» 1растет, а сосг тавляющая у падает. Наконец, наступает такой момент, когда (гд достигает максимума. Об этом свидетель.ствует нулевой сигнал на выходе сумматора 30, по которому срабатывает нуль-орган 16.и разрывает ключ 18.

Интегратор 12 начинает процесс интегрирования при нулевых начальных условиях (g = О). Через некоторое время появляется нулевой сигнал на выходе сумматора 29, по которому срабатывает нуль-орган 15, и начинается процесс интегрирования интегратором

13. Интегратор 13, как и интегратор

f2, включается при нулевых начальных условиях, что исключает нестационарный переходный процесс и, кроме того, дает возможность организовать периодическое обнуление интеграторов, что исключает накопление ошибок.

Потокосцепление привязано ксистеме координат, что позволяет не только определить Его величину, нои ориентицию вектора потокосцепления относительно вектора тока и относительно опорной фазы асинхронного двигателя.

Формула изобретения

Устройство для измерения потокосцепления асинхронной машины, состоящее из трех датчиков фазных токов, трех датчиков напряжений, блока для определения проекций токов и напряжений, двух масштабных усилителей, двух сумматоров и двух интеграторов, причем выходы датчиков фазных токов и датчиков напряжений соединены с входом блока определения проекций токов и напряжений, а первый выход блока определения проекций токов и напряжений через первый масштабный усилитель соединен с первым сумматором, второй вход которого соединен с третьим выходом блока определения проекций токов и напряжений, а второй выход блока определения проекций токов и напряжений через второ" мас1589224

Составитель В.Величкин

Редактор А,Лежнина Техред И.яндык Корректор Н.Ревская

Заказ 2539

Тираж 521

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 штабный усилитель соединен с вторым сумматором, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока определения проекций токов и напряжений

Ф ) о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет исключения накопления ошибки измерения, в устройство введены три нуль-органа, три ключа, два блока умножения, синтезатор гармонических функций, координатный преобразователь, дифференцирующий блок, четыре масштабных усилителя и два сумматора,. 15 причем выходы двух датчиков фазных токов соединены с первым нуль-органом, выход котор6го соединен с управляющим входом первого ключа, сигнальный вход которого соединен с одним из входов устройства, а выход первого ключа соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, синтезатором гармонических функций и координатным преобразователем, выход которого через дифференцирующий блок соединен с вторым входом синтезатора гармонических функций, первый выход которого через первый введенный масштабный уси- 30 литель соединен с первым входом первого введенного сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения, третий вход - с выходом первого сумматора, второй выход синтезатора. гармонических функ-. ций через второй введенный масштабный усилитель соединен с первым входом второго введенного сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, третий входс выходом второго сумматора, а второй выход блока определения проекций токов и напряжений соединен с вторым входом координатного преобразователя и с третьим введенным масштабным.усилителем, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения, первый выход блока определения проекций токов .и напряжений соединен с третьим входом координатного преобразователя и с четвертым введенным масштабным усилителем, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения, выход первого введенного сумматора соединен с входами первого интегратора, второго нуль-органа и второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом третьего нуль-.органа, выход второго введенного сумматора соединен с входом второго интегратора, третьего нуль-органа и третьего ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго нуль-органа, выход первого интегратора и второго ключа соединены спервым выходом устройства, выход второго интегратора и третьего ключа соединены с вторым выходом устройства для определения потокосцепления асинхронной машины.