Электропривод с синхронным двигателем

 

Союз Сааетскнх

Соцмалмстммеоанх

Республик

{61) Дополннтельное к авт. евнд-ву (22) Заявлено 22.04.76 (21) 235351

Я (Si) И. ЕлН О2 Р 5/34 с прнсоеднненнем заявки ¹

Гасударственный квинтет

Совета Мнннстрав СССР еа делам нзобретвннй н открытей (23) Приоритет (43) Опубликовано15.04-.78Яиллет (45) Дата опубликования описаиня (5Я УД1(621.316..1 ,7 1 8., 5 (О 88.8) (72) Авторы А, И. Вейнгер, Л. Х, Дацковский, И. Б, Жильцов, И. Я. Серый, изобретения А, В. Тихонов и Л. Л, Янко-Трннидкий (71) Заявитель

{54) ЭПЕКТРОПРИВОД С CHHXPDHHbiM ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к промышленному регулируемому электроприводу с частотноуправляемым синхронным двигателем средней и большой мощности с высокими требованиями к качеству н диапазону регули-. рования скорости.

Преимущественные области применения изобретении: главные приводы прокатных станков, летучие гнльотинные ножницы, на= жимные устройства, линейные манипуляторы моталки.листопрокатных етанков и другие механизмы черной и цветной металлургии, где требуется высокая перегрузочная способность электропривода, а также шаровые помольные мельницы в цементной и горнодо- бывающей промышленности, где требуется большая мощность прнводных двигателей, По основному авт, св. ¹ 520682 известен электропрнвод с синхронным двигателем, содержащий блок обратного преобразования уо с выходами сигналов поперечной и продольной составляющих тока статора, два пропорционально-ингегральных регулятора поперечной и продольной составляющих тока статопа„ блок извлечения кавадратного корня, блок " возведения B квадрат и в числнтельное устройство, вход ко= орого подключен к регуля-тору скорости, а его выходы снгналов управления поперечной н продольной составляющих тока статора соедннены с блоком прямого преобразованпя через соответствующие пропорционально-интегральные регуляторы, K вхо, дам которых подсоединены; соответствующие выходы блока обратного преобразования, входы которого подключены к датчикам тока статора н формирователю гармонических функций, при этом выход сигнала продольной соспавляющей тока статора блока обратного преобразования соединен также с регулятором возбуждения„один из входов которого подключен .к выходу сигнала ущзавлення поперечнсй составляющей тока статора вычислительного устройства через блоки нзвлечения квадратного корня н возведения в квадрат, а. другой вход подключен к выходу сигнала управления продольной составляющей тока статора вычислительного устройст ва. Этот электронрнвод построен в пренебрежении насыщением магнитйой цепн синхронного двигателя.

603082,Целью изобретения является повышение качества регулирования при насыщенной магнитной цепи двигателя, Это достигается тем, что в предлагаемом электроприводе вычислительное устройство выполнено в виде двух решающйх блоков, вход второго иэ которых подключен к первому решающему блоку и блоку регулирования скбрости, а выход — к первому решающему блоку, при этом каждый из формирователей продольной и поперечной составляющих потокосцепления статора содержит на входе нелинейный элемент с характеристикой зависимости основного пото-. ка от результирующей намагничивающей силы, подключенный к выходам блока обратного>е5 преобразования по продольной и поперечной сос тавляющим то>еа статора и к датчику тока ротора, Второй решаюцеий блок содержит два нелинейных элемента с характеристиками зависимости результирующей намагничивающей 2О силы DT Осе>овного потока, Одиее из которь>х включен в замкнуть>й контур с интегрирующим элементом и умножителем, а другой— последовательно с усилительным элементом, при этом входь> второго нелинейного, ин- 25 тегрирующего и усилительпого элементов, а также BbtxoHb> умножителя и усилительного элемента подключены к»ервому решающему бе>оку, второй вход умножителя - к блоку регулирования скорости, а входь> нелинейных, 30 интегрирующего и усилительного элементов связаны между собой перекрестными связями.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы регулирования описываемого 55 электропривода,* на фиг. 2 - блок регулирования скорости; на фиг. 3 - первый решающий блок; на фиг. 4 - второй решающий блок; на фиг. 5 — блок регуляторов,потокосцеплений; на фиг. 6 - блок формирования 4О действительнь>х потокосцеплений; на фиг. 7упрощенная картина магнитног0 поля синхронн ой ма шин ь>.

Электропривод .содержит синхронный двигатель 1, тиристорный преобразователь час- 45 тоть> 2, тиристорный. возбудитель 3, датчики 4 и 5 углового положения и скорости, соответственно, координатный преобразователь 6 от продольных и поперечнь>х к фазовь!м компонентам, координатный преобразователь 7 от фазовь>х к продольным и поперечным компонентам, датчики 8 — 11 тоСигналы задания на регуляторь>. потокосцеплений поступают с блока 15 регулирования скорости через вычислительное устройсч во 12, включающее в себя первый 13 и второй 14 решаюище блоки.

Обратнь>е связи по поперечной и продольной составляющим потокосцеплениа статора и ротора подаютса с выхода блока 16 формирования действительных значений потокосцеплений, входы которогo связаны с выхолами координатного преобразователя 7 и датчиком 11 тока ротора, Координатный преобразователь 7 состоит из THBoBb>x множительных и суммирующих элементов а реализует обратное преобразование, На входы преобразователя 6 подключень> выходы датчика 4 углового положения и блока 17 регуляторов :цОч.окосцецлааий.

Блок 17 состоит Hs.пропорциона@ьяоинтегральяых -регуляторов продольной и поперечной составлающих нотокосцеплеяай стагора и ротора, а также из суммирующих усилителей для компенсации перекрестных свя:,зей.

Первьй решакнций блок 13 (см, фиг, 3) реализуется при помощи двух умножителей

19 и 20, одного делительного 18, двух нелинейных 22 и 23 а трех усилительных элементов 26-28, Второй решающий блок 14 обеспечивает учет насьидения магнитной цепи синхронного двигателя 1 при формировании заданных значений потокосцепленай Е 9„ ей Й ков статора и ротора, вычислительное устб ройство 12, выполненное в виде двух решающих блоков 13 и 14, блок 15 регулированияя скорости, блок 16 формирования действительных потокосцеплений, блок 17 регуляторов пбтокосцеплений, целительный эле. мент 18, умножители 19 - 21, нелинейные щ

22 - 25, усилительные 26 — 20 и интегри4 рующий 30 элойенть>, задатчик интенсивности 31, фильтр 32, регулятор скорости 33, делительный элемент 34, нелинейные 35 — 39 и усилительные 40 —.43 элементы, регуляторь> потокосцеплений 44 — 46, усилительные элементы 47 — 49 и умножители 50 и 51, В описываемом электроприводе обмотки фаз статора синхронного двигателя 1 подключены к тиристорному преобразователю частоты 2, а обмотка возбуждения — к тиристорному возбудителю 3, На валу ротора двигателя имеется датчик 4 углового положения, вь>ходные сигналы которого пропорциональны тригонометрическим функциям углового положения ротора, Кроме того, на валу двигателя установлен датчик 5 скорости, Управляющие входы тиристорного преобразователя частоты 2 связаны с выходами координатного преобразователя 6, который состоит из типовых множительных и суммирующих элементов и реализует прямое преобразование, 603082

При наличии нагрузки на валу синхронного дв««гателя 1 имеется сигнал на вьгходе регулятора скорости, При заданной скорости V синхронного двигателя 1 ниже основной V ч - т.е. спстема регулирования поддерживает

$ «.о««й.

При скорости привода выше основной

«О

)v / v, 1 — « (Р г,е, систем@ регулировании поддерживает .

«5

«достоянство Э (С, Выходные сигналы умножителей 19 и 20 определяют составляюгпие тока статора по продольной и поперечной осям.

20 4® гг« .а

ЯД г«г я 5 бЯ г-де ц — составляющая основного по токосцепления по продоль ной оси;

30 — составляющая основного потокосцепления по поперечной оси.

Суммарный сигнал на выходе усилительного элемента 26

35 Мф Мф+"ь6 арф t

"@ и 6 и и поступает на вход усилительного 1лемента

27 вычислительного устройства.

Связь составляющей HC по оси q, с составляющей тока статора по той же оси опре «0 деляются иглам вакф я у,„ я .

spy 84ц "sd spy r

«« . Х вЂ” ненасыщенные знагде ««.г, и« чения реактивной взаимоинаукции статора и ротора по осям d н С(, Суммарньгй сигнал на выходе интегрирующего эггемента 30 определяет а«««6 ф где Х .. - реактанц рассеяния обмотки ста,ВФ Р 3 ,; — реактанп рассеяния обмотки ротора, 50

Полученные сигналы заданных значений ,Г отокосцеплений статора и роторе подаются на входы регулиторов блока регулирования потокосцеплений (см. фнг. 5).

1 и т ь ф ва.6 ) r.

Приниип учета насыгпения магнитной цепи е решающем блоке следующий, Нелинейные элементы 24 н 25 (см, фиг, 4) имеют характернстики, определяю«пие зависимость результирукяпей намагничиваюшей

На выхоце нелинейного элемента 35 на выходе усилительного. элемента 27. trpb 8dg " 46 г дф t на выходе усилительного элемента 28 силы от основггог о потока Р аля

-1 данного синхронного двигателя, т.е, «=х (Q).

Как видно из фиг. 7, относительный поток одной половины полюса «(определяется

«й суммой составляющих основаного потокосцеп-. ления, а другой Q< — разностью, т,е.

v«Ô vsdk 98чМ г а (eq(Иыхоаы нелинейных элементов 24 и 25 соответствуют намагничивающим силам (НС) пОлОВин полюса(1 C.р «6) (Q )

-1

«,д =f (УМ), Связь НС ««д., «2д с соответствующими НС по г роаольной н поперечной осям определяются зависимостями (),5(i; «« );

Составляющая НС по оси Д определяется суммой HC от составляющей тока ста l тора « по оси d и тока ротора « гг(5 ф

Масштабы по входам усилительного элемента 29 выбраны TQK, что его выхоа опрецеляют заданный ток ротора. где 8 g — угол межцу вектором основного потока и продольной осью; г"И - постоянная интегрирования, Выход фмножителя 21 определяет составляющую основного потокосцепления по вся «1

603082

Vbqg - Yg a«e 86 и поступает нв вход вычислительного устройства 12, Таким образом, заданные значения потокосцеплений ротора и статора получены с

J учетом насыщения магнитной цепи, Формирование действительных потокосцеплений осуществляется аналогично в блоке формирования действительных потокосцепль«0 ний.

Нелинейные элементы 38 н 39 блока форм ирования действительных и ото кос цепл ени и имеют одинаковые характеристики и определяют зависимость основного потока « от результирующей нвмагничиввюшей силы т..« =4{ ) ., Намагнич1юа1лпие силы «< одной половины .полюса определяются суммой НС по продольной и поперечной осям (см, фиг. 7) 1, Электропривод с синхронным двигате-лем по авт, св. N. 520682, о т л и— чаюши йся тем, что, сцельюповышения качества регулирования при насы25 щенной магнитной цени двигателя, вычислительное устройство выполнено в виде двух решающих блоков, вход второго из которых подключен к первому решающему блоку и блоку регулирования скорости, а выходк первому решающему блоку, при этом каждый из формирователей продольной и поперечной составляющих потокосцепления ствтора содержит на входе нелинейный элемент с характеристикой зависимости основного потока от результирующей намагничиввюшей силы, подключенный к выходам блока обратного преобразования по продольной н поперечной составляющим тока статора и к датчику тока ротора, 2, Электропривод по п. 1, о т л и ч ею шийся тем, что второй решающий блок содержит два нелинейных элемента характеристиками зависимости результирующей намагничиваюшей силы от основного по45 тока, один из которых включен в замкнутый контур с интегрирующим элементом и умножителем, в другой — последовательно с уси-. лительным элементом, при этом входы второго нелинейного, интегрирукидего и усили50 тельного элементов, а также выходы ум- ножитепя и усилительного элемента подключены к первому решающему блоку, второй вход умножитепя — к блоку регулирования скороо55 ти а входы нелинейных, интегрирующего я усилительного элементов связаны между собой перекрестными связями, "гн (д б Хwd к,, « -"(« 4 t d ) а другой < < — разностью

Этим нимагничнваюшим силам соответствуют потокосцепления Q < и Q <, т,е. вь ходы нелинейных элементов 38 и 39Ä

Суммарные сигналы на выходах усилительных элементов 40-43 определяются выражениями

Vgg = 0,5(М1 Vg) i

М -015(V1+ V3+ Х &6 I ×1

gi Q +Õ Д х„, «,,, а выходы усилительных элементов 41-43 подключены к входам блока регуляторов. потокосцепленнй в качестве обратных связей, В уствновивщемся режиме заданные и действительные значения потокосцеплений равны.

3а счет интегральных составляющих на выходах регуляторов 44 — 46 вырабатывается необходимый сигнал, обеспечивающий на статоре синхронного двигателя 1 напряжение, требуемое для поддержания заданного момента Ил и скорости Чу, а напряЮ жение на обмотке возбуждения обеспечивает заданную величину потока

Динамика электропривода обеспечивается соответствцошим выбором передаточных функций регуляторов потокосцеплений и регулятора скорости и компенсацией внутренних перекрестных связей.

Система регулирования предлагаемого электропривода позволяет учитывать насыщение магнитной цепи по основному потоку при поддержании постоянства потокосцепления воздушного зазора и тем самым обеспечить более высокое качество регулирования скорости синхронного двигатели с насыщенной магнитной цепью, формула изобретения

603082

Корректор Н, Яцемнрская

Фиииаи ПНП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель A. Жилин

Редактор А. Пейсоченко Текред Н. Бабурка.

Заказ 1871/S3 -Тираж 892 Подписное

ВНИКНИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

1 х

М г