Электропривод переменного тока

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.01.75 (21) 2094886/24-0? с присоединением заявки A —(23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79, (51) М. Кл.

Н 02 P 5/34

Н 02 Р 7/42

Государственный комитет

СССР оо делам изооретений и открытий (53) УДК 621.313. .3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. Х. Дацковский, Л. М. Тарасенко, B. Н. Бродовский, А. С. Жилин, Е. С. Иванов и П. Д. Андриенко (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к частотно †управляемым электроприводам с асинхронной короткозамкнутой машиной и может быть использовано для работы в агрессивных средах в горной, химической, нефтяной и других отраслях промышленности, где оп- 5 ределяющими являются требования бесконтактности схемы управления при высоком качестве регулирования скорости.Известен электропривод переменного тока, содержащий асинхронный короткозам10 кнутыи двигатель, преобразователь частоты, координатные преобразователи, блок формирования гармонических функций, датчики параметров машины, -в том числе датчики

Холла (1).

В указанном электроприводе обеспечивается высокое качество регулирования скорости. Его недостатками являются конструктивная сложность и невысокая надежность.

Применение датчиков Холла требует конструированйя специальной или переделки серийной асинхронной машины. Кроме того, в электроприводе необходима установка на валу машины датчика скорости.

Из известных электроприводов наиболее близким по технической сущности к изобре- тению является электропривод переменного тока (2). В указанном электроприводе необходимые гармонические функции частоты токов статора формируются по результатам интегрирования составляющих ЭДС машины. Электропривод содержит устройство формирования составляющих ЭДС, выходы которого подключены к устройству формирования сигнала скорости и к формирователю гармонических функций. Входы устройства формирования составляюгдих ЭДС подключены к датчикам фазных напряжений и токов машины.

В качестве устройства формирования сосставляющих ЭДС могут быть использованы специальные измерительные обмотки, размещаемые в рабочих пазах машины. Хотя в этом случае и требуется изменение конструкции машины., решение представляется более простым и надежным по сравнению с установкой датчиков Холла.

В указанном электроприводе не требуется размещения на валу машины датчика скорости. Необходимый сигнал обратной связи по скорости формируется здесь с использованием информации об ЭДС.

661705 налами задания составляющиx активного тока ротора и соответствующими дополни- тельными входами для сигналов составляющих активного тока ротора, блока формирования гармонических функций. Кроме того, блок формирования гармонических функций учитывает наличие дополнительных сигналов задания составляющих активного тока ротора, а в электропривод введен измеритель пульсации напряжений, подсоединенный между блоком сглаживаюших дросселей и блоком формирования сигнала скорости.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного электропривода; на фиг. 2 — функциональная схема блока формирования гармонических функций; на фиг.

3 — - схема измерителя пульсаций напряжений.

Электропривод содержит асинхронный короткозамкнутый двигатель 1, регулятор потокосцепления ротора 2, блок задания 3, регулятор намагничиваюшего тока 4, регулятор скорости 5, делительное устройство 6, регулятор 7 активного тока ротора, координатный преобразователь 8, блок формирования гармонических функций 9, масштабные преобразователи 10 и 11, координатный

К недостаткам известного электропривода относятся невысокие показатели качества регулирования скорости, поскольку гармонические функции формируются по составляющим ЭДС, наводимым потоком в воздушном зазоре машины, без учета индуктивности рассеяния ротора, а сигнал обратной связи по скорости содержит большой уровень пульсаций, определяемый импульсным характером работы преобразователя частоты, питающего асинхронную маши- 0 ну.

Кроме того, в известном электроприводе не обеспечивается линейная зависимость момента при больших значениях входного задаюшего сигнала, регулирующего. момент.

Целью изобретения является увеличение перегрузочной способности при сохранении линейной зависивгостй вратцаюшего момента от управляющего сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий асинхронный 20 короткозамкнутый двигатель, связанный через преобразователь частоты с координатным преобразователем, имеющим выходы сигналов задания составляющих тока намагничивания и активного тока ротора, блок

25 формирования синусной и косинуснои составляющих ЭДС, блок формирования гармонических функций, подключенный к координатному преобразователю и имеюший входы для сигналов задания составляющих тока намагничивания и входы для синусной и косинусной составляющих ЭДС, блок сглаживаюгцих дросселей, блок формирования игнаlа скорости, введены два масштабных преобразователя, подключенные между выходами координатного преобразователя с сигпреобразователь 12, преобразователь частоты 13, блок 14 сглаживаюших дросселей, измеритель пульсаций 15, блок 16 датчиков напряжений, блок 17 датчиков токов, блок

18 формирования составляющих ЭДС, координатные преобразователи 19 и 20, блок 2! компенсирующих сигналов, блок 22 формирования сигнала скорости.

Электропривод содержит как контуры обратной связи по фазным токам, охватывающие преобразователь 13, так и контуры обратной связи по составляющим полного тока статора.

В электроприводе обратная связь по фазным токам выполнена жесткой, а преобразователь частоты 13 выполняет функции источника регулируемого тока. При этом обратные связи !Iо составляющим тока статора являются слабыми и могут вообще не приниматься во внимание.

Асинхронный короткозамкнутый двигатель 1 управляется по двум каналам: каналу потокосцепления ротора (ось х) и каналу активного тока ротора (ось у). Каждый из каналов управления состоит из двух контуров — внеш него и внутре н него.

В первый канал входит регулятор потокосцепления ротора 2 (внешний контур), вход которого связай с блоком задания 3, а выход подключен ко входу регулятора намагничиваюшего тока 4.

Во второй канал входит регулятор скорости 5 (внешний контур), вход которого связан с блоком задания 3, а выход через делительное устройство 6 подключен ко входу регулятора 7 активного тока ротора (внутренний контур). Выходы обоих регуляторов тока 4 и 7 подсоединены к координатному преобразователю 8, в котором формируются сигналы задания составляющих тока намагничивания и активного тока ротора в неподвижных ортогональных осях статора, которые записываются

Ь!квsin0 Dixscose,Лi5>э!пО,Ь i5 cose, где Ь ized, Ь i.óÿ — сигналы задания соответствующих каналов регулирования, Π— угол поворота вращающейся системы координат (х, у) относительно неподвижного статора.

Составляющие и iyssin8 и Ь 1кзсовО поступают непосредственно на вход блока формирования гармонических функций. а составляющие Ь уз!пО и и !у4созΠ— через масштабные преобразователи 10 и 1, коэффициенты преобразования которых постоянны, равны между собой и записываются

La, L где L — индуктивность рассеяния ротора, В

L — полная индуктивность.

В координатном преобразователе 12 производится формирование трехфазной системы управляющих сигналов для преобразователя частоты 13. В блок 14 сглаживаю661705

Зо

Фор.<<ула изобретения

55 щих дросселей содержится три дросселя по одному в каждой фазе.

Вторичггые обмотки этих дросселй используются в измерителе !5 пульсаций напряжений.

Фазные датчики напряжений 16 и токов 17 подсоединены к блоку 18 формирования синусной Е р и косинусной Е а составляющих ЭДС(связи показаны пунктирными линиями) . Составляющие ЭДС могут быть получены также с помощью измерительных обмоток, размещаемых в рабочих пазах двигателя l. В этом случае нет необходимости устанавливать в привод блок 18.

Выходы фазных датчиков токов подсоединены к координатному преобразователю

19. в котором производится преобразование трех<разной системы. токов к двухфазной (а, P). После преобразования в преобразователе 20 двухфазная система токов, связанная с неподвижным статором, приводится к двухфазной системе токов, связанной с осью потокосцепления ротора (к осям х, у), и поступает на соответствующие входы регуляторов токов 4 и 7. Выходы регуляторов токов 4 и 7 подключены также к блоку компенсирующих сигналов

2l, в котором формируются сигналы в осях потокосцепления ротора для компенсации внутрегн<их связей машины.

1-1а вход блока 2! поступают сигналы о потокосцеплении ротора <1 с выхода блока

9 и о скорости вращения « с выхода блока

22 формирования сигнила скорости. На входы блока 22 г<оступают гармонические функции sine и сов0 с блока 9, а также

Ед и Е,< с блока 18 (или с измерительных обмоток, размещаемых в двигателе l). Один из входов блока 22 связан та<<>ке с измерителем пульсаций напряжений !5.

Блок формирования гармонических функций 9 содержит анериодические звенья 23 и 24, сумматоры 25 и 26, определитель амплитуды 27, делительные устройства 28 и

29.

На вход апериодического зв:на 23 поступает сумма сигналов (КЬ i5s sine), (Ь il< cos8) и (E<1). Составля<ощая (Kh iyrsl

На вход апериодического звена 24 по,ступает сумма сигналов (КЛ i соэе), (Й 1<5 sin0 ) и (Еф) .

Составляющая (КЬ i 5scosO ) со знаком

«минус» поступает также на один из входов сумматора 26, На выходах сумматоров 25 и 26 с учетом выводов, сделанных в (2), а также с учетом дополнительной коррекции, учитывающий индуктивность рассеяния ротора, получаем составляющие потокосцепления

1зотора Ч в и Р«а, определенные в осях статора.

Принимая коэффициенты преобразования блоков 25 — 29, равными единице, с выхода определителя амплитуды 27 имеем:

Гармонические функции аргумента 0 формируются на выходах блоков 28 и 29 как

s„„„0 = ) co„0 = ЖАЗ Pa

Измеритель пульсаций напри;кении 15 содержит вторичные обмотки сглаживая<пнях дросселей 30 — 32, соединсш<ых в трехфазную звезду 33, резисторные звезчь< 34, 35, сумматоры 36 II 37, множительные устройства 38, 39, сумматор 40.

Фазы звезды 33 соединены с соответствующими фазами двуx резнсторных звезд

34, 35. Средние точки этих р<зисторных зв<зд подсоединены к соответствующим входам сумматоров 36, 37. На другие входы этик сумматоров поступает соответственно Ep II

Е«<, содержащие как основуlo составляющую

ЭДС, определяемую частотой вращения, гак и пульсирующую состав<я<оц<ую, onред<лясмую импульсным характером работы Iip<образователя энергии. Г1ул ьса ции с выхода резисторных звезд подключаются н пр ливофазе к пульсирующим составляющим, содержащимся в Ев u Ea., поэтому с вых<.,1а су <маторов 36 и 37 снима<отея Е «и Е«, свободные от пульсаций. Выходы ъ:; <1жиг<.ив ных устройств 38; 39 подсоединены ко входу сумматора 40, с котор<ьг1 ни

Введение в электропривод масштабных преобразователей 10 и !1 для учета индукTIIBIIocTFI рассеяния ротора при формировании гармоничеcF Fix функций частоты токов от<<то!н<, а также снижение пульсаций в сиг:<але обр

1. Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель, связанный через преобразователь частоты с коорди-натным преобразователем, имеющим выходы сигналов задания составляющих тока намагничивания и активного тока ротора, блок формирования синусной и косинусной составляющих ЭДС, блок формирования гармонических функций, подключенный к координатному преобразователю и имеющий входы для сигналов задания составляющих тока намагничивания и входы для синусной и косинусной составляющих ЭДС, блок сглаживающих дросселей, блок формирования сигнала скорости, связанный с выходами блока формиро661705!

15 вания составляющих ЭДС и блока формирования гармонических функций, отличаюи ийся тем, .то, с целью увеличения перегрузочной способности при сохранении линейной зависимости момента от управляющего сигнала, в него введены два масштабных преобразователя, подключенные между выходами координатного преобразователя с сигналами задания составляющих активного тока ротора и соответствующими дополнительными входами для сигналов составляющих активного тока ротора блока формирования гармонических функU,é É.

2. Электропривод по и. 1, отличаюц1ийся тем, что блок формирования гармонических функций содержит определитель амплитуды с двумя входами, два делительных устройства, два апериодических звена, входы которых являются входами самого блока формирования гармонических функций, при этом один из его дополнительных входов является входом одного апериодического звена, а другой — входом другого апериодического звена, а также два сумматора, входы каждого из которых подсоединены к выходам соответствуюгцих апериодических звеньев и их входам для сигналов составляющих активного тока ротора, а выходы — к соответствующим входам определителя амплитуды.

3. Электропривод по пп. 1 и 2, отличаюи1ийся тем, что в него введен измеритель пульсаций напряжений, подсоединенный между блоком сглаживающих дросселей и блоком формирования сигнала скорости.

4. Электропривод по пп. 1 — 3, отличаюи1ийся тем, что, с целью упрощения, измеритель пульсаций напряжений содержит две резисторные звезды и дополнительные вторичные обмотки сглаживающих дросселей, соединенные в звезду, фазы которой подсоединены к соответствующим фазам резисторных звезд, при этом средние точки этих резисторных звезд являются выходами измерителя пульсаций напряжений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1941312, кл. 21с, 59)36, 1971.

2. Известия АН СССР «Энергетика и транспорт», ¹ 2, 1974, статья: Бродовскнй В. Н. и др. «Асинхронные приводы с частотно-токовым управлением».

661706, 15 иг.3

Составитель В. Кузнецова .Редактор В. Фельдман ТехредО.Луговая Корректор М. Пожо

Заказ 2504/60 Тираж 856 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, . Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», гГ Ужгород, ул. Проектная, 4