Устройство для измерения модуля и направляющих косинусов вектора главного потокосцепления в машинах переменного тока

 

Изобретение относится к управлению электроприводами и может быть использовано в системах векторного управления машинами переменного тока для получения сигналов, пропорциональных модулю главного потокосцепления и направляющих косинусов системы координат с опорным вектором главного потокосцепления. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство содержит датчики Холла 1 и 2, вычислитель 3 модуля, блоки 4 и 5 умножения, регулятор 6, первый апериодический усилитель 7, третий и четвертый блоки 8 и 9 умножения, интегрирующие усилители 10 и 11, пятый и шестой блоки 12 и 13 умножения, вычислитель 14 квадрата модуля, регулятор 15, вычислитель 16 абсолютного значения, седьмой блок 17 умножения, операционные усилители 19 и 19, выходные шины 20-22, шину 23 регулирования частоты, шину 24 задания амплитуды, шину 25 смещающего напряжения, восьмой и девятый блоки 27 и 28 умножения, шину 28 задания частоты, сумматоры 29-31. 1 ил.

„„SU„„1594464 А 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg)g G 01 R 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4333791/24-21 (22) 27.11.87 (46) 23.09.90. Бюл. - 35 (71) Ленинградский горный институт им.Г.В.Плеханова (72) В.В.Алексеев, В..А.Дартау, С.Л.Кухаренко и М.А.11!алев (53) 621.317.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 974310, кл. Г 01 R 33/02, 1980, и направляющих косинусов системы координат с опорным вектором главного потокосцепления. Целью изобретения является повьш ение точности измерения. Устройство содержит датчики Холла 1 и 2, вычислитель 3 модуля, блоки

4 и 5 умножения, регулятор 6, первый апериодический усилитель 7, третий и четвертый блоки 8 и 9 умножения, интегрирующие усилители 10 и 11, пятый и шестой блоки 12 и 13 умножения, вычислитель 14 квадрата модуля, регулятор 15, вычислитель 16 абсолютного значения, седьмой. блок 17 умножения, операционные усилители 18 и

19. выходные шины 20-22, лину 23 регулирования частоты, шину 24 задания амплитуды, шину 25 смещающего напряжения, восьмой и девятый блоки 27 и 28 умножения, шину 28 задания частоты, сумматоры 29-31. 1 ил. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ

И НАПРАВЛЯ1)ЩИХ КОСИНУСОВ ВЕКТОРА

ГЛАВНОГО ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЯ В IMLiuIHA?.

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к управлению электроприводами и может быть использовано в системах векторного управления машинами переменного тока для получения сигналов, пропорциональных модулю главного потокосцепления

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1594464

Изобретение относится к области управления электроприводами и может быть использовано в системах векторного управления машинами переменного тока для получения сигналов пропорциональных модулю главного потокосцепления и направляющих косинусов системы координат с опорным вектором главного потокосцепления. 1О

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже представлена схема устройства для измерения модуля и направляющих косинусов вектора главного потокосцепления в машинах переменного тока.

Устройство содержит датчики Холла

1 и 2, вычислитель 3 модуля, первый

4 и второй 5 блоки умножения, регулятор 6, первый апериодический усилитель 7, третий 8 и четвертый 9 блоки умножения, интегрирующие усилители 10 и 11,,пятый 12 и шестой 13 блоки умножения, вычислитель 14 квадра- 25 та модуля, пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор 15, вычислитепь

16 абсолютного значения, седьмой блок 17 умножения, операционные усилители 18 и 19» первую 20, вторую 21 и третью 22 выходные шины, шину 23 регулирования частоты, шину 24 задания амплитуды, шину 25 смещающего напряжения, восьмой 26 и девятый 27 блоки умножения, нину 28 задания частоты, первый .29 и второй 30 и третий

31 сумматоры.

Выходы датчиков Холла 1 и 2, соединены с входами первого 18 и второго 19 операционных усилителей, выходы которых соединены с входами вычислителя 3 модуля, выход последнего соединен с первой выходной шиной 20, а входы — с первыми входами первого

4 и второго 5 блоков умножения, вы45 ходы которых соединены с первыми и вторыми входами первого апериодического усилителя 7 и регулятора 6. Выход последнего соединен с,входом апериодического усилителя 7, выход которого подключен к вторым входам . 50 третьего 8 и четвертого 9 блоков умножения и к шине 23 регулирования частоты, выходы третьего 8 и четвертого 9 блоков умножения соединены с первыми входами соответственно пер- 55 вого 29 и второго 30 сумматоров, выходы последних соединены с первыми входами соответственно первого 10 и второго 11 интегрирующих усилителей, выходы которых подключены соответственно к второй 21 и третьей

22 выходным шинам, соединены с первыми входами четвертого 9 и третьего

8 блоков умножения соответственно, с вторыми входами второго 5 и первого 4 блоков умножения, с первыми входами соответственно пятого 12 и шестого 13 блоков умножения и с входами вычислителя 14 квадрата модуля, выходом соединенного с первым входом ПИ регулятора 15.

Второй вход регулятора 15 соединен с шиной 24 задания, амплитуды, первый вход вычислителя 16 абсолютного значения подключен к вторым входам третьего 8 и четвертого 9 блоков умножения, второй вход соединен с шиной ?5 смещающего напряжения, а выход соединен с первым входом седьмого блока 17 умножения, второй вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрального регулятора 15, а выход подключен к вторым входам пятого 12 и шестого 13 блоков умножения, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого 29 и второго 30 сумматоров, выходы которых соединены с первыми входами соответственно восьмого 26 и девятого 27 блоков умножения, вторые входы которых соединены соответственно с третьей 22 и второй

21 выходными шинами, а выходы соединены с входами третьего сумматора 31, выход которого соединен с дополнительным входом регулятора 6, третий дополнительный вход первого апериодического усилителя 7 соединен с шиной 28 задания частоты.

Устройство работает следующим образом.

Вращающееся поле электрической машины наводит в датчиках Холла 1 и 2 ЭДС, имеющие основные (первые) гармоники 1 -= / 4 /cos(p»; 1 p =

/y /sin, сдвинутые на Т/2 радиан, амплитуды которых пропорциональны величине магнитного потока машины.

Эти сигналы, содержащие высшие гармоники, определяющиеся технической реализацией машины и источника напряжения переменной частоты (например, вентильного преобразователя частоты), поступают на входы блоков

4 и 5 умножения и вычислителя 3 модуля. Блоки 4 и 5 умножения перемно5 159 жают входные значения з1п (р, cos с текущими значениями cos g, sin cp частоты и фазы сигналов на выходах интегрирующих усилителей 10 и 11. (В силу закона частотного регулирования машины модуль главного потокосиепления (1 (постоянен). Разность сигналов:блоков перемножения:

4464 6

55,) (, = ru"cas (f ш(с) dc- J и(c)dc)=u.. о ()

Разностный сигнал W"- о3 через регулятор.б и первый апериодический усилитель 7 попадает на входы третье-. го 8 и четвертого 9 блоков умножения .

При этом регулятор б обеспечивает требуемое качество фазирования, а первый апериодический усилитель 7 участвует в фильтрации высших гармоник и формирования динамики. Кроме того, с помощью первого, второго и третьего дополнительных входов на первый апериодический усилитель 7 поступает сигнал регулирования частоты ш) и сигнал задания частоты со с шины 28 задания частоты.

За счет поступления на вход первого апериодического усилителя 7 сигнала задания ) создается опере1 жение при фаэировании.

Опережающая обратная связь с выходов первого 4 и второго 5 блоков умножения на первый и второй дополнительные входы первого апериодичесs.""-n(p cos (р»- cas ц) sin ц) =

= s in (g — (р ) = w (или cos g< зiп (p -sin (g cos (р" в зависимости от порядка чередования фаз) подается на вход регулятора 6.

Так как на выходах восьмого 26 и девятого 27 блоков умножения формируются сигналы, пропорциональные произведениям

Р, Ы cos tp< cos и и) sin (g® sin (/ и где cos (pg =cos(I Gg(t)dt) О

sin с =sin($ w(t)dt), то на выходе третьего сумматора получается сигнал

uJ (cos (cos g +sin (sing< )= кого усилителя 7 фиксирует рабочую точку на статической характеристике регулирования частоты и, следовательно, регулятор 6 работает в окрестности этой точки (что важно, так

r(ar(: sin d(f = d(p с обшибкой до 0,5Х при D(p(0,17 рад). (В результате этих мер, в том числе линеариэации, обеспечивается прецизионное отслеживание частоты).

Сигнал поступающий с апериодического усилителя 7 на шину 23 регулирования частоты своей абсолютной величиной определяет коэффициент усиления в контуре, образованном блоком 8 умножения, интегрирующим усилителем 10, блоком 9 умножения и интегрирующим усилителем 11, и частоту генерируемых колебаний, а полярность сигнала на шине 23 регулирования частоты определяет последовательность чередования фаэ двухфазной системы выходных сигналов.

Сигналы с интегрирующих усилителей

10 и 11 поступают на входы вычислителя 14 квадрата модуля, а с его выхода на вход ПИ вЂ регулято 15, настроенного по требуемому качеству стабилизации уровня амплитуды колебаний, задаваемого сигналом, поступающим на второй вход ПИ-регулятора

15 с шины 24 задания амплитуды.

Сигнал ошибки по амплитуде с выхода ПИ-регулятора 15 поступает на первый вход блока t7 умножения, коэффициент передачи которого пропорционален сигналу с выхода вычислителя 16 абсолютного значения, на один вход которого подается сигнал, пропор циональный заданной частоте шине 23 регулирования частоты, а на другой вход подается напряжение с шины смещающего напряжения, Напряжение с выхода блока 17 умножения поступает на вторые входы блоков 12 и 13 умножения, которые реализуют при подаче на их первые входы напряжений с выходов интегрирующих усилителей 10 и

11 коэффициенты обратных связей. При этом знак обратных связей, независимо от полярности сигнала на шине регулирования частоты, определяется по.знаку ошибки амплитуды: если заданная амплитуда больше действительной — обратные связи положительны, в противном случае — отрицательны, а при их равенстве коэффициенты обратных связей равны нулю. Коэффициент обратных связей. определяется 1594464

Устройство для измерения модуля и направляющих косинусов вектора главного потокосцепления в машинах переменного тока, содержащее два датчика Холла, выходами соединенные с входами соответственно первого и второго операционных усилителей, выходы которых соединены с входами вычислителя модуля, выход которого соединен с первой выходной шиной, а входы — с первыми входами первого и

55 не только ошибкой по амплитуде, но и абсолютной величиной заданной частоты, в результате чего качество переходных процессов стабилизации не зависит от частоты колебаний и порядка чередования фаз (полярности сигнала на шине регулирования частоты).

Сигнал смещения на шине смещающего 1 ь напряжения обеспечивает необходимый коэффициент стабилизирующих обратных связей при частотах,, близких к нулю. В результате на выходах интегрирующих Усилителей 10 и 11 получают- 15 ся сигналы стабильной амплитуды, сийфаэные первым гармоникам входной системы сигналов (с сильно подавленными высшими гармониками).

Для обеспечения унификации бло20 ков умножения по коэффициенту переU sgix дачи (К=О, 1 = — — — -) и полного ис11ау 11@ пользования их динамического диапазона, сигналы с выходов датчиков 25

Холла 1 и 2 поступают на входы операционных усилителей 18 и 19 .(коэффициент их усиления зависит от типа датчиков). а с их выходов — на входы вычислителя 3 модуля и блоков 4 и

5 умножения.

Кроме того, для обеспечения оптимальных режимов работы блоков

4 и 5 умножения и регулятора 6 в системах с широким диапазоном изменения амплитуды потока возможно применение блоков деления, при этом сигналы с выходов усилителей 18 и 19 поступают на входы блоков деления, на другие входы которых поступает сигнал с выхода вычислителя 3 модуля, 40 в результате чего выходные сигналы датчиков Холла нормируются и на входы блоков 4 и 5 умножения с выходов блоков деления поступают сигналы постоянной амплитуды.

Формула и з о б р е т е н и я

l второго блоков умножения, выходы которых соединены с первым и вторым входами. регулятора, выходом подключенного через первый апериодический усилитель к вторым входам третьего и четвертого блоков умножения, первые входы четвертого и третьего блоков умножения соединены соответственно с второй и третьей выходными шинами, с вторыми входами соответственно второго и первого блоков умножения, с первыми входами соответственно пятого и нестого блоков умножения и с входами вычислителя квадрата модуля, выходом соединенного с первым входом пропорциональноинтегрального регулятора, второй вход которого соединен с ниной задания амплитуды, вычислитель абсолютного значения, первый вход которого подключен к вторым входам третьего и четвертого блоков умножения, второй вход — к шине смещающего напря-. жения, а выход к первому входу седьмого блока умножения, второй вход которого соединен с выходом пропорционально-интегрального регулятора, а выход подключен к вторым входам пятого и шестого блоков умножения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения ошибки по фазе, в него дополнительно введен первый, второй и третий сумматоры, восьмой и девятый блоки умножения, два интегрирующих усилителя и шина задания частоты, при этом первые входы первого и второго сумматоров соединены с выходами соответственно третьего и четвертого блоков умножения, их вторые входы соединены с выходами соответственно пятого и шестого блоков умножения, а их выходы с входами соответственно первого и второго интегрирующих усилителей и с первыми входами восьмого и девятого блоков умножения, вторые входы которых соединены соответственно с третьей и второй выходными шинами, а выходы соединены с входами третьего сумматора, выход которого соединен с третьим входом регулятора, а первый и второй входы последнего подключены соответственно к второму и третьему входам первого апериодического усилителя, к четвертому входу которого подключена шина задания частоты.