Электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<">675567

l Я д

) М и .. т:,- -..;

44,Я: . д

1 (6l) Дополнительное к авт, свмд-ву (51)АА. Кл.2 (22) Заявлено 010676(21) 2366739/24-07 с присоединением заявки ¹ (23). Приоритет

HP 7/42

Гоеударствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 250779. Бюллетемь № 27

Дата опубликования описания 250779 (53) УДК 62-83: 621. ,.313.3.072,9 ,(088. 8) (72) Авторы изобретения

В. Н. Бродовский, Н. Н. Блоцкий, И. Я.Довганюк, А. С. Жилин, Е.С.Иванов, Б.П.Климов и IO.Ã.IIlàêàðÿí (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С АСИНХРОННОЙ МАШИНОИ

С ФАЭНЫМ РОТОРОМ

Йзобретение относится к управляемому электроприводу, в частности к классу приводов с асинхронной машиной с фазным ротором, статорная (роторная) с обмотка которой подключена к сети, а роторная (статорная) — питается ре" гулируемым током. Привод предназначен для регулирования скорости нагрузки относительно синхронной скорости, определяемой частотой сети..

Известен электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором, решающий аналогичную задачу (1).

Этот электропривод конструктивно сложен из=за необходимости установвалу электромеханического дат чика углового положения, Иэ известных технических решений наиболее близким по существу к изобретению является электропривод (21, Недостаток его заключается в том, что на валу присутствует электромеханический датчик угла.

Цель изобретения — упрощение элейтропривода.

Это достигается тем, что в электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором, статор который подключен к питающей сети непосредственно, а ротор — через источник регулируемого тока, содержащий блок обратного преобразования, формирователь гармонических функций и формирователь сигналов задания активного и реактивного токов ротора, введены вычислитель составляющих тока ротора и фазовый дискриминатор, одна пара входов которого подключена к упомянутому формирователю сигналов задания активного и реактивного токов ротора, а другая пара через упомянутый вычислитель составляющих тока ротора—

ic выходам блока обратного преобразования, при этом выход фазового дискриминатора подключен ко входу фор-. мирователя гармонических функций.

Формирователь гармонических функций содержит два функциональных блока, каждый из которых состоит из инвертора, коммутатора и интергратора, выход которого через коммутатор подключается непосредственно и через инвертор — к входу инвертора другого функционального блока, при этом axo" дами формирователя гармонических функций являются входы коммутаторов, а его выходами — выходы интеграторов.

Формирователь гармонических функций Может быть выполнен в виде двухЪ

3 675 разного генератора с входом для уп равления -частоты.

На Фиг.l дана функциональная схема электропривода на фиг.2— фуйкциональная схема фазового дискриминаторау на фиг.3 — Функциональная схема формирователя гармонических функций частоты токов ротора (статора); на Фиг.4,5 — диаграммы токов асинхронной-машины.

Статор асинхронной машины 1 под"Юючен к питающей сети 2 непосредственнор а ротор — через регулируемый источйик тока 3, соединенный через блок 4 управления и блок 5 прямого преобразования координат с формирователем 6 сигналов задания актив Ного и реактивНОгО токОв Ротора. Ко входам для гармонических функций блока 5 подключен Формирователь 7 гармонических Функций частоты токов

- ротора, управляемый от введенного в электропривод фазового дискриминатора 8.

Ко входам дискриминатора 8 подключены выходы формирователя б и введенного в электропривод вычислителя

9 составляющих тока ротора. Вычислитель 9 связан с датчиками 10 Фазных токов статора через блок 11 обратного преобразования координат. ВхОды для гармонических функций бдока ll подключены через формирователь 12 гармонических Функций частоты токов статора к датчикам 13 и 14 Фазных напряжений и токов питающей сети 2.

Фазовый дискриминатор 8 содержит блоки 15,16 умножения, сумматор 17 и регулятор 18, например проПор-ционально интегральный.

Формирователь 7 гармонических

Фунций частотй токов ротора выполнен в виде управляемого генератора двухфазного напряжения, содержащего интеграторы 19,20,коммутаторы 21,22 и ,инверторы 23,24.Входной управляющий сигнал поступает на клемму 25, выходные гармонические функции снимаются с клемм 26,27.

В установившемся режиме элЕктропривод работает следующим образом.

В соответствии с диаграммой прйведенной на фиг.4, вектор тока статора? может быть представлен s виде суммы составляющей активного ?ц и реактивного I . токов, а вектор тока ротора I - в виде бумьиа составляющей активного I и реактивного Хуз, токов. Составляющие I+, и Iz> ориентированМ по вектору тока намагничивания машины I . При этом должно вйполнятъся условие

1о -Iaq

М

В электроприводе реализовано раздельное упр®вление активной и реактив

; ной составляющих тока ротора, сигналы зйданиядля которых 0й: Оз соответ"ственйо поступают с выхода Формирователя 6.

Сигнал, соОтветствующий h<, воз45 действуя на вход Формировате ля 7 обеспечивает с его выхода требуемые гармонические Функции частоты токов ротора ФМ и cog<.

В тех случаях, когда привод раб ет с.постоянным потребителем. сто оны ротореактивной мощности, со ст р ра (g =const+a ) может быть при55 нято —  — = 1 "и выражение Формулы

Ug (2) преобразуется в

ЬА =A(lц,-Ug)» где A является в об зм случае Функцией сигнала%1.

При-решении ряда практических задач йринимается А=сопэ1 и в соот. б5 ветствии с Формулой (3) дискримина" тор 8 существенно упрощается, вы60

567

На диаграмме см (Фиг.5) представлено задание вектора тока ротора Iz двуMs составляющими Ktf> H КПд, определяемыми работой блоков 6,5,4, где

К вЂ” коэффициент преобразования блоков.

В общем Случае задание составляющей реактивногО тока ротора Кив и сам векторФ) могут.не совпадать.

При этом рассогласованйе определяется углом ь(10 Для соответс вия задающего сигнала I

Цосоставляющей тока ротора Тр угол д4 должен быть равен нулю (или быть близким к нулю) во всех режимах работы Машины.

В известных электроприводах

t5 ориентация Иъ по вектору Ipe, обеспе жвается путем формирования rapMdнических Функций частоты токов ротора с помощью датчика углового положения устанавливаемого на вал машиЙы." "" джинном электроприводе

В предп х ф нкций

Формирование гармонических фу производится по результатам вычисления угла Л<. ков 10

Измеренйые с помощью датчиков фазные токи статора преобразуются с ью блока 11 обратного преобразоче 1си ванин координат в составляющ и I q.,eo

Н бходимые прн этом гармониа 12

Ф нкции поступают с блока ческие у по вектообеспечивая ориентацию рд ру тока намагничивая машины I+ (может быть выбрана н любая другая ориен тация), В вычислителе 9 выполняются с ношения формулы (1), а полученные

"сост " " ставляющйе "тока ротора Та и Ур на входы дискриминатора 8 поступают на еляется

В дискриминаторе 8 определ у голь по выражению (см.фиг.5), 40

6юы*ы " " (Ц

К(lU +Q ) 5 675567 6 нолняя лишь операцию по определению, !частоты (его выходные.цепи, содерразности вычисленной и заданной - " -" жащие силовые дроссели, могут быть составляющих активного тока ротора, эакорочены или подключены к дополФормирователь 7 может быть выйол- нительному реостату). Отключают вен в виде двухфазного генератора формирователь 7 гармонических функпостоянной частоты с управляемым .,ций от дискриминатора 8 и подключают чередованием фаз. Выходной величи- 5 "его к датчикам Фазных токов (напряной такого генератора можно считать жений) машины. Подключают сеть к некоторйй вектор, средняя скорость статору и производят разгон до вращения которого может регулиро- скорости, близкой к синхронной. ваться за счет двухполярной широт- Регулируя сигналы задания с блока ной модуляции его постоянной око-,1() б, добиваются совпадения тока (нарости вращения, определяемой постоян- пряжения) на выходе преобразователя ной частотой. Широтная модуляция частоты и в роторе, после чего схеобеспечиваетсЯ пРи пеРеменном из му возвращают к Состоянию, покаэанменении заказа сигнала ьк на входе ному на фиг.7. генеРатоРа ° В течение вР™н" 4 15 1аким образом, в предложенном элекпока существует положительная поляр- троприводе фор рование требуе ность ь i выходной вектор генерато- гармонических функций частоты токов ра вращается с постоянной скоростью ротора производится-беэ помощи элекпо часовой стрелке. В течение . тромеханического датчика угла. По времени tz, пока существУет отрица 2{) сравнению с известными предложенный тельная полярность сигнала Ь, выэлектропривод конструктивно более ходной вектор вращается с постоянной скоростью и,, нс против часовой стрелки.

Средняя скорость Ncp на интервале

Формул а и э обре т е ни я времени (t + t> определяется, как

ы) — 6 ур ф

О Я О 2 Д

+j $ о > (3) г г и может быть по величине любой от нуля до)и 01, а знак скорости (направление вращения) определяется знаком ь .

Фаза и скорость вращения выходного вектора генератора, а следо.вательно, фаза и частота выходных сигналов генератора (требуемых гармонических Функций с выхода формирования 7), будут регулироваться в зависимости от сигнала ьы

При определенном выборе параметров генератора (частоты o ) в схеме электропривода (см.фиг.l) будут существовать автоколебания сигнала ь.(. и, следовательйо, колебания направления вращения выходного вектора генератора, которые и обеспечивают требуемую частоту (среднюю) колебаний генератора .

В замкнутом контуре из двух интеграторов 19 и 20 (см.фиг.3) включенным оказывается всегда только один из инверторов 23 или 24, что и определяет очередность Фазовых напряжений на выходах генератора

26 и 27.

Включение того или иного инвертора в контур генерирования осуществляется коммутаторами 21 и 22, которые управляются 0Т сигнала, поступающего на клемму 25.

Режим пуска в электроприводе осуществляется следующим образом.

Подключают ротор к пусковому реостату, отключая преобразователь

1. Электропривод с асинхронной машиной с фаэным ротором, статор (ротор) которой подключен к питающей сети непосредственно, а ротор (ста" тор) — через Источник регулируемого тока, содержащий блок обратного преобразования, формирователь гармонических функций и < .ормирователь сигналов задания активного и реактивног токов ротора (статора), о т л ич а ю шийся тем„что, с целью упрощения, в него введены вычи .литель составляющих тока ротора (статора) и фазовый дискриминатор, одна

40 пара входов которого подключена к упомянутому формирователю сигналов задания активного и реактивного токов ротора (статора), а другая пара через упомянутый вычислитель состав45 ляющих тока ротора (статора) — к выходам блока обратного преобразования, при этом выход фазового дискриминатора подключен ко входу формирователя гармонических функций.

2. Электропривод по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что формирователь гармонических функций содержит два функциональных блока, каждый из

55 которых состоит иэ инвертора, коммутатора и интегратора, выход которого через коммутатор подключается непосредственио и через инвертор —,к входу интегратора другого Функционального, блока, при этом входами формировате60 ля гармонических функций являются входы коммутаторов, а его выходами— выходы интеграторов. ,З..Электропривод по п.l, о т л ич а ю шийся тем, что формирователь гармонических функций выполнен

675567

ЦНИИПИ Заказ 4342/48 Тираж 856 Подписное

Филиал tlIItl Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 в виде двухфазного генератора с входом для управления частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 13 1Ф

1. Авторское свидетельство СССР

9 245889, кл.й 02 P 7/42, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

517128, кл.Н 02 Р 7/62, 1974 °