Электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором

 

О П И С А Н И Е (!}}614611

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЗЬСТВМ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.02,76(21) 23 29588/23-07 (51) М. Кл. с присоедикеиием заявки №

Н 02 P 5/34.

Н 02 Р 7/42 (23) Приоритет(43) Опубликоваио05.07.78.Бюллетень Ж 25 (45) Дата опубликования описаиия18.0Ь. В..Гееудеретееееб ееметет

Севетв Мееетрев СКВ ее леяем изобретееее и еткрепие (53) УДК 621.313.3..07 2. 9(088.8) И. Я. Довтанюк, Б, П. Климов, И, Л, Локте}ва, Г. Б. Оиишенко, Т, И. Плотникова и Ю. Г. Шакар (Т2) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С АСИНХРОННОЙ МАШИНОЙ

С ФАЗНЫМ РО ГОРОМ .

Изобретение относится к электропрнводам переменного тока, предназначенным для использования с асинхронной машиной с фазным ротором с преобразователем частоты с непосредственной связью в роторе (так называемой. машиной двойного питания), Такие приводы можно использовать в шахтных вентиляторах, для мощных насосов и компрессоров на морских судах, на электростанцчях в качестве приводов «собственных нужд» и т. д.

1О

Известен электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором с двумя каналайи регулирования на нулевой частоте, содержащий преобразователь частоты с непосредственной связью, блоки прямого и обратного преобразований координат, датчик углового положе- )В ния ротора (1(.

Недостатком такого электропривода является динамическое отклонейие частоты вращения от. заданного значения при изменении нагрузки машины. Это не дает возможность использовать электропривод в тех отраслях промышленности, где требуется жесткое поддержание частоты вращения двигателя в соответствии с заданным значением, либо там, где требуется обеспечить, например, синхронное вращение нескольких валов. Ж

Известен электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором, который является наиболее близким к изобретению по техничес: кой сущности и достигаемому результату (2).

Электропривод содержйт блок прямого преобразования координат со входом для сигнала активного тока и входами для гармонических функций, датчик и задатчик частоты вращения ротора и формирователь гармонических функций частоты вращения ротора, вход которого подключен к выходу задатчнка частоты вращения ротора, а выход соединен со входами для гармонических функций блока прямого преобразования координат.

УкаЗанный электропривод позволяет обеспечить устойчивую работу машины, регулирование частоты ее вращения и реактивной мощности статора, а также высокие динамические показатели в случае использования датчика углового положения. При наличии задатчика и датчика частоты вращения ротора электропривод обеспечивает качественное регулирование в узком диапазоне изменения частоты вращения (+3%). В более широком диапазоне регулирования частоты вращения электропривод не позволяет обеспечить. хорошие динамические показатели.

61451!

Целью изобретения является улучшение динамических характеристик электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в известный электропривод, содержащий блок прямого преобразования координат со входом для сигнала акТйвного тока н входами для гармонических функций, датчик и задатчик частоты вращения ротора и формирователь гармонических функций частоты вращения ро. тора, вход которого подключен к выходу задатчика частоты вращения ротора, а выход соединен со входами для гармонических функций блока прямого преобразования координат, введены формирователь отклонения частоты вращения ротора от заданной, формирователь производной частоты вращения ротора и сумматор, выход которого соединен со входом для сигнала активного тока блока прямого преобразования координат, а входы подключены к выходам формирователей отклонения и производной частоты вращения ротора, входы которых соединены с выходом датчика частоты вращения ротора, при этом дополнительный вход формирователя отклонения частоты вращения ротора соединен с выходом задатчика частоты вращения ротора.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного электронрчвода применительно к. машине двойного питания.

Электропривод содержит датчик ) частоты вращения ротора, задатчяк 2 частоты вращения ротора, формирователь 3 отклонения частоты вращения ротора от эадаиной, формирователь 4 производной частоты вращения ротора, сумматор 5, блок 6 прямого преобразования координат, трансформатор 7 тока, трап сформатор 8 напряжения (измерительный) электрическую машину 9 двойного питания, блок 10 обратного преобразования координат, элемент сравнения 11, регулятор 12 реактивного тока, формирователь 13 гармонических функций частоты вращеция ротора, датчик 14 фазных токов ротора, элемепт сравнения !5, регулятор 16 фазных токов ротора и нреобразователь частоты 17. Электропривод содержит два канала регулирования, работающие на «улевой частоте.

Один канал включает элементы регулирования частоты вращения ротора 2 и содержит датчик 1, выход которого соединен со входами формирователей 3, 4, при этом дополнительный вход формирователя 3 соединен с. выходом задатчнка частоты вращения ротора 2. Выходы формирователей 3, 4 связаны со входами сумматора 5, выход последнего подключен ко входу для сигнала активного тока блока 6.

Второй канал регулирования, предназначенный для регулирования реактивного тока, не отличается от известного иэ прототипа. Трансформаторы тока 7 и напряжения 8 статора машины связаны со входами блока 10. Выход блока !О соединен со входом элемента сравнения 11, второй вход . которого соединен с задатчиком реактивного тока статора, выход элемента сравнения 11 подключен. ко входу регулятора 12, выход которого соединен со входом для сигнала реактивного тока блока 6.

Входы для гармонических функций блока 6 подключены к трансформатору напряжения 8 . и к выходу формирователя 13, причем вход последнего связан с выходом задатчика 2. Выход блока 6 связан со входом элемента срав5 нения 15, ко второму входу которого подключен датчик 14. Выход элемента сравнения 15 . подключен ко входу регулятора 16, выход которого соединен со входом преобразователя частоты 17, а выход последнего подключен к

10. кольцам ротора машины 9. Формирователи 3 и 4 и сумматор 5 могут быть выполнены на основе известных элементов таких, как операционные усилители постоянного тока и дифференцирующие RC-цепочки.

Электропривод работает следующим обра>5 эом, Сигналы, несущие информацию о токах и напряжениях статора машины от трансформаторов 7 и 8 и имеющие частоту, равную частоте сети, поступают на вход блока 10, с которого снимается сигнал id c нулевой частотой, представляющий собой реактивный ток статора.

При изменении заданного значения реактивного тока i „> или ц (во время динамических переходов) на выходе элемента сравр пения 11 появляется сигнал рассогласования.

-Сигнал с выхода этого блока поступает иа вход регулятора 12,. который может представ-. лять собой пропорционально-интегральный или какой-либо другой регулятор. Сигнал с выхода последнего поступает на вход для реак-. тивного тока блока 6 с нулевой частотой, где преобразуется .в сигнал с частотой, равной частоте питания ротора машины 9. Сигнал на выходе блока 6 является заданием для фазных токов ротора. На вход элемента.сравнения 15 поступают сигналы с выхода блока 6 и сигналы фазных токов ротора.от датчика 14.

Результат сравнения этих сигналов поступает на регулятор 16 и с выхода последнего сигнал — на вход преобразоватыя 17, выходы которого подводятся к кольцам ротора маши @ ны 9.

Таким образом рассогласование, появившееся на элементе сравнения 1 в результате неравенства 4 и 1д,, приводит к изменению модуля и фазы напряжения, подводимого к кольцам ротора с выхода преобразователя 17, .причем изменение модуля и фазы напряжения должно быть -таким, при котором восстановилось бы равновесие между сигналами ig u

Во время всевозможных динамических переходов (изменения нагрузки на валу, ре50 гулнрования частоты вращения и т. д.) величина частоты вращения ротора машины отклоня тся от своего установившегося значения. Информация о частоте вращения ю„ поступает от датчика l. Сигнал и„поступает на рормнрователь 4, где дифференцируется, при этом на выходе формирователя 4 получа.ется сигнал de„ /de, пропорциональный производной частоты вращения ротора, затем этот сигнал подается на один нз входов сумматора- 5. Сигнал а поступает также иа один из вхойов (Ьопмипонятеля 3 ня АтО0ОЙ RxAll

614511

Формула изобретения

Составитель А. Жилин

Техред О.Луговая ..Корректор П, Макаревич

Тираж 892 Пол исное

Редактор В. Фельдман

3 аказ 3707/46

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

f l 3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП а Патенте, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 которого подается сигнал в, с выхода задатчика 2, пропорциональный заданному зна- " чению частоты вращения ротора. На выходе формирователя 3 получается сигнал Л со

= +-й з, пропорциональный отклонению частоты вращения ротора <о от заданного значения юз. С выхода формирователя 3 сигйал поступает на второй вход сумматора 5, с выхода которого снимается сигнал, пропорциональный отклонению и производной частоты вращения ротора.

Сигнал с выхода сумматора 5 поступает на вход для сигнала активного тока блока 6, Дальнейшая работа схемы аналогична описанной выше, т. е. отклонение частоты вращения от установившегося значения будет приводить к изменению модуля и фазы напряжения, пи- 5 тающего ротор, таким образом, чтобы коле-. бания частоты .вращения демпфировались, а на выходе блока 5 восстанавливается нулевой сигнал, Изобретение позволяет обеспечить высокие динамические показатели в диапазоне регулиРованиЯ частоты вРащениЯ + 20о/о.

Электропривод с асинхронной .машиной с фазным ротором, содержащий блок прямого

6 преобразования координат со входом для сиг. нала активного тока и входами для гармони ческих функций, датчик и задатчик частоты вращения ротора и формирователь гармонических функций частоты вращения ротора, вход которого подключен к выходу задатчика частоты вращения ротора, а выход соединен со входами для гармонических функций блока прямого преобразования координат, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в него введены формирователь отклонения частоты вращения ротора от заданной, формирователь производной частоты вращения ротора и сумматор, выход которою соединен со входом для сигнала активного тока блока прямого .преобразования координат, а входы подключены к выходам формирователей отклонения и производной частоты вращения ротора, входы которых соединены с выходом, датчика частоты вращения ротора, при этом дополнительный вход формирователя отклонения частоты вращения ротора соединен с выходом задатчика частоты вращейия ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 523501, кл. Н 02 р-7/ 42, 1976.

2. Патент США № 3859578, кл. 318 — ф7, 1974.