Устройство для управления электрической машиной с фазным ротором

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

:Социалистических

Республик (,1172О652 я т; т

Ф"

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл (22) Заявлено 29.12.77 (21) 2577676/24-07 с присоединением заявки №вЂ”

Н 02 Р 5/34

Гооударотвеииый комитет (23) Приоритет—

Опубликовано 05.03.80. Бюллетень №9 (53) УДК 621.316..718 (088.8) ао делам изобретений ! и открытий

Дата опубликования описания 15.03.80

И. Я. Довганюк, М. И. Жучков, Б. П. Климов, С. О. Кривицкий, О. Ф. Никитин, Ю. Г. Шакарян и И. И. Эпштейн (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики и Научно-исследовательский институт Харьковского электромеханического завода им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

МАШИНОЙ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

Изобретение относится к области электропривода, в частности, к электроприводу с асинхронной машиной с фазным ротором при питании статора от промышленной сет11.

Изобретение может быть использовано в автоматизированном электроприводе различных механизмов, в системах регулирований асинхронизированных синхронных генераторов и компенсаторов.

Известны устройства для управления асинхронной машиной с фазным ротором (1)

Известные устройства содержат датчики составляющих токов ротора в осях d u q и измерители фазных токов ротора, применение которых в случаях, например, высоковольтных обмоток ротора, представляет сложную техническую задачу, что является недостатком этих устройств, Известны устройства для управления асинхронной машиной с фазным ротором, содержащие датчики фазных токов и напряжений статора, датчики составляющих ЭДС ротора, датчик скорости, датчик напряжения опорного вектора и датчик составляю2 щих тока статора, включенный в контур регулирования токов статора (2).

В известных устройствах из-за наличия контура регулирования токов статора не

5 удается получить высокой точности регулирования параметров асинхронной машины, при этом устройства оказываются достаточно сложными, что и является их недостатком.

Целью изобретения являются упрощение устройства и получение высокой точности регулирования параметров, машины за счет формирования параметров регулирования в цепи ротора на основе измерения

1s параметров статорной цепи машины.

Для этого в устройство введены датчики составляющих тока ротора, фазных ЭДС и потокосцеплений статора, причем выход последнего соединен с первыми входами датчиков составляющих тока и ЭДС ротора, вторые входы которых подключены к датчику напряжения опорного вектора, а третьи соответственно. — к выходам датчиков фаз3 ных токов и ЭДС статора, при этом входь последнего соединены с датчиками фазных токов и напряжений статора, а выход подключен к входу датчика фазных потокосцеплений статора. с(У,,р

= — (U+ — г1 ), 720652

4 потокосцеплениями статора — согласно выражению: (. д (ф ),11 .

Ap J 4t

2О

25 зо

4О

so

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для управления асинхронной машиной с фазным ротором; на фиг. 2— структурная схема блока 8; на фиг, 3— структурная схема блока 10.

Устройство содержит асинхронную машину 1, преобразователь 2 частоты для питания фазных обмоток ротора машины, координатный преобразователь 3, датчик 4 углового положения ротора, сумматоры 5, регулятор 6 реактивного тока ротора, регу- . лятор 7 активного тока ротора, датчик 8 составляющих ЭДС ротора Eqg и Е, регулятор 9 скорости ротора ао, датчик 10 составляющих тока ротора. 1 1 и 1,, задатчик 11 реактивного тока ротора Id„, задатчик 12 скорости ротора а о, датчик 13 скорости эотора w<, датчик 14 фазных ЭДС статора У- — датчик 15 фазных потокоЦФ,4 у ,dt сцеплений статора Ч с 3 датчик 16 фазных токов статора 1,ц, датчик 17 фазных напряжений статора Ugg„датчик 18 напряжений опорного вектора Ч,(ф.

Статорная обмотка машины 1 подключена к сети, а роторная — к преобразователю 2 частоты. Управление преобразователем 2 частоты осуществляется сигналами, поступающими с выхода координатного преобразователя 3. К входам блока 3 подключены выходы датчика 4 и выходы сумматоров 5, к входам которых подключены выходы регуляторов 6 — 7 составляющих тока ротора в синхронно вращающихся осях d u q

Кроме того, к входам сумматоров 5 подключены выходы датчика 8 составляющих ЭДС ротора в этих же осях. Вход регулятора 7 тока ротора по оси q соединен с выходом регулятора 9 скорости и с соответствующим выходом датчика 10. Вход регулятора 6 соединен с выходом задатчика 11, на выходе которого формируется сигнал задания реактивного тока (мощности) Ц . Входы регулятора 9 подключены к выходам датчика 13 скорости и задатчика 12 скорости. Датчик

1 8 напряжений опорного вектора подключен к питающей сети, а его выходы соединены с датчиком 4 угла и с входами датчиков 8 и 10. Блок 14 подключен к выходам датчиков 16 и 17 фазных токов и напряжений. Датчики 16 — 18 формируют сигналы в осях ч и Р, неподвижных в пространстве и связанных со статором машины 1. Датчик 14 формирует производные фазных потокосцеплений статора в осях ч и Р фазные ЭДС статора, наводимые фазными где 11(1, и У< соответственно фазные напряжения, токи и потокосцепления статора в осях и и ф., — активное сопротивление фазы статора.

Датчик 14 содержит сумматор, на вход которого подаются ток и напряжение статора с соответствующими коэффициентами.

Датчик 15 фазных потокосцеплений статора формирует сигнал на своем выходе согласно выражению

Этот датчик реализуется на основе интегрирующего усилителя. Датчик 8 составляющих ЭДС ротора в осях d u g формирует сигналы на своих выходах в соответствии со структурной схемой (фиг. 2) и состоит из множительных элементов 19 — 20; сумматоров 21 — 22, блока 23 преобразования координат. На входы датчика 8 поступают фазные значения 1, . и Ь потокосцеплений статора, фазные значения ЭДС статора (— и— ЧО бЮ фазные напряжения V< и V датчика 18 и сигнал <в от датчика 13 скорости. Коэффициенты передачи блоков 19 — 23 выбираются, исходя из реальных параметров асинхронной машины 1 на основе известных уравнений для составляющих ЭДС ротора, записанных через фазные ЭДС и потокосцепления статора. На фиг. 3 показана структурная схема блока 10, содержащего вычитатели 24 — 25 и преобразователь 26 координат. Оси d u q, относительно которых определяются составляющие тока и ЭДС, а .;— также угловое положение ротора, приняты совпадающими с опорным вектором датчика 18, который может быть подключен либо непосредственно к сети, либо к сети через систему телепердачи (для генератора и компенсатора), либо непосредственно к зажимам статора машины 1.

Устройство для управления машиной работает следующим образом.

Сигнал задатчика 12 скорости ротора сравнивается с сигналом датчика 13 скорости, рассогласование этих сигналов отрабатывается регулятором 9 скорости и сигнал этого регулятора является сигналом задания на активную составляющую тока ротора.

Этот сигнал сравнивается в,блоке 7 с истинным значением тока ротора I, опре720652 деленным по измеренным параметрам ста I торной цепи с помощью блока 10. Выходной сигнал регулятора 7 тока суммируется с сигналом ЭДС ротора Е, получаемым на выходе блока 8, и результирующий сигнал с выхода соответствующего сумматора 5 поступает на один из входов координатного преобразователя 3. Так работает канал ре гулирования активного тока ротора. В другом канале — канале регулирования реактивного тока ротора — сигнал задатчика 11 реактивного тока ротора сравнивается на входе регулятора 6 с истинным значением реактивного тока 1 (блок 10), результат сравнения суммируется с составляющей

ЭДС ротора Е с(и поступает на вход блока

3. Блок 3 вырабатывает сигналы управления для преобразователя 2 частоты, при этом частота этих сигналов соответствует частоте скольжения ротора, а амплитуда и фаза определяются сигналами с выходов сумматоров 5. Преобразователь 2 питает ротор машины напряжениями, которые создают в роторной цепи токи, активная и реактивная составляющие которых соответствуют значениям, задаваемым блоками 9 и 11.

Возникающий при этом момент на валу машины 1 позволяет регулировать скорость вращения ротора в соответствии с заданной скоростью ротора к

Устройство позволяет осуществлять регулирование параметров асинхронной машины без применейия датчиков фазных токов и ЭДС ротора, что упрощает конструкцию и схему устройства и обеспечивает высокие динамические свойства электропривода в целом.

S Формула изобретения

Устройство для управления электрической машиной с фазным ротором, содержащее датчики фазных токов и напряжений статора, датчик напряжения опорного вектора, датчик скорости, выход которого подключен к одному из входов датчика составляющих ЭДС ротора, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, в него введены датчики составляющих тока ротора, фазных ЭДС и потокосцеплений статора, причем выход последнего соединен с первыми входами датчиков составляющих тока и ЭДС ротора, вторые входы которых подключены к датчику напряжения опорного вектора, а третьи соответственно — к выходам датчиков фазных токов и ЭДС статора, при этом входы последнего соединены с датчиками фазных токов и напряжений статора, а выход подключен к входу датчика фазных потокосцеплений статора.

2%

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 1563740, кл. 21 С 65/10, 1973.

3а 2. Авторское свидетельство СССР № 490247, кл. Н 02 P 5/34, 1972.

720652

V Vg а 9 !

Составитель Е. Иванов

Редактор Ю. Челюканов Техред К. Шуфрич Корректор М. Шароши

Заказ 10241 46 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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