Устройство для управления электроприводом переменного тока

 

Я дЯ,".ф,о : на в» 1 i - h ; g»

Союз Советских

Социалистических

Республик

И Е

<ц738090

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

1 (22) Заявлено 21.0777 (21) 2508329/24-07 51 М ) „г с присоединением заявки ¹â€”

Н 02 Р 7/44

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 300580 Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 300580 (53) УДК 621. 316. .718.5 (088.8) (72) Авторы изобретени я

Г.Б. Онищенко и И. Л. Локтева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

ПЕРЕМЕННОГО TOKA

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе, выпоЛненном на базе асинхронной машины с фазным ротором для регулирования скорости нагрузки 5 около синхронной скорости, определяемой частотой промышленной сети.

Известны устройства для управления электроприводом переменного тока с асинхронным электродвигателем и 1О преобразователем частоты с непосредств енной св яэью в роторе, содержащие каналы регулирования скорости и реактивной мощности, а также сумматоры . для суммирования выходных сигналов ре-5 гуляторов и сигналов компенсации взаимного влияния фаз двигателя. Такие устройства содержат регуляторы скорости и активного и реактивного токов статора, построенные в координа- 2Q тах, связанных с вектором питающего напряжения 0ь (1l, Укаэанные устройства, позволяя регулировать реактивную мощность машины, могут быть оптимизированы по мо- 25 менту лишь при относительно спокойных переходных процессах, когда потокосцепления асинхронного двигателя изменяются незначительно — это и яв,ляется их недостатком.

Изв естно также устройство для управления электроприводом с асинхронным двигателем с фазным ротором, статорные обмотки которого подключены к сети, а роторные — к преобразователю частоты, содержащее задатчики скорости и реактивного тока, регулятор скорости, три элемента сравнения, делительное устройство, два регулятора тока, два сумматора и два блока преобразования координат, датчики фазных токов и напряжений, датчики угла и скорости поворота вала, причем задатчик реактивного тока подключен к первому сумматору через первые элемент сравнения и регулятор тока, а задатчик скорости подключен к первому входу первого блока преобразования координат через второй элемент сравнения, регулятор скорости, делчтельное устройство, третий элемент сравнения, вторые регулятор тока и сумматор. В этом устройстве регуляторы построены в координатах, связанных с вектором потокосцепления статора Фь что позволяет управлять моментом в динамике (2).

Однако ориентация системы регулирования по вектору потокосцепления производится в этой системе при помо738090 щи специально установленных в асинхронном двигателе датчиков Холла, что представляет весьма сложную техйическую проблему, так как установка датчиков Холла снижает надежность регулирования.

Цель изобретения — повышение надежности управления и упрощение устройства, Указанная цель достигается тем, что в устройстно введены пересчетный блок и блок вычисления угла вектора тока статора, входы которого соединены с датчиками тока статора и выходом датчика угла поворота вала, а ныходы — со входами блоков преобразования координат, со входом третьего элемента сравнения и с одним иэ входов пересчетного блока, другие нходы которого подключены к датчикам фазных напряжений статора и к выходам первого и второго сумматорон, при этом выход пересчетного блока соеди нен со вторым входом первого блока преобразования координат.

Устройство основано на использовании для построения регуляторов системы координат, связанной с вектором тока статора ° В этой системе координат момент двигателя определяется выражением

М = К 1 2 р где i = l izl — йроекция вектора тока статора на ось g связанную с вектором iz равная модулю (i 1; — проекция вектора тока ротора на ось i, пер- пендикулярную векто+5

Определение момента двигателя, как произведения двух скалярных величин, позволяет простыми средствами сделать момент практически пропорциональ ным модулю, вектора тока статора (i>), что позволяет легко управлять моментом в переходных режимах независимо от колебаний потокосцеплений, напряжения сети и пр.

Предлагаемое устройство, осуществляющее управление асинхронной машиной н координатах, связанных с вектором тока статора 16 реализуется с помощью обычных простых трансформаторов тока в цепи статора, что и определяет повышение надежности устройства.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регуляторы 1, 2 токов, задатчик 3 интенсивности, регулятор 4 скорости, делительный блок 5, пересчетный блок 6, элементы 7-12 сравнения, сумматоры 13, 14, блоки 15, 16 преобразования координат, регуляторы 17 фазных токов, датчик 18 реактивного тока, преобразователь 19 частоты с непосредственной связью, блок 20 вычисления угла тока статора, асинхронный двигатель 21, углоизмерительная Машина 22, тахогенератор 23.

Устройство содержит два канала регулирования: канал регулирования скорости Ы (момента Мн) и канал регувателя частоты с непосредственной связью. Выходы регуляторов 17 фаэных токов соединяются со входами.преобраэователя частоты с непосредственной связью 19, включенного в ротор асинхронного двигателя 21.

C ротором асинхронного двигателя механически связан датчик углового положения ротора — углоизмерительная машина 22, сигналы которой, а также сигналы датчиков фазных токов статора подаются на блок 20 вычисления угла ориентации вектора тока статора.

Выходы указанного блока соединены с блоками 15 и 16 прямого и обратного преобразования координат, элементом 9 сравнения и входом пересчетного блока 6 Другие входы пересчетного блока 6 соединены с датчиками напряжения статора двигателя и выходами сумматоров 13 и 14.

65 лирования реактивного тока i . На зз вход канала регулирования скорости подключен эадатчик интенсивности, выход которого соединен с элементом 8 сравнения задающего сигнала и сигнала обратной связи по скорости. Выход элемента 8 сравнения подключен к регулятору 4 скорости, а выход регулятора скорости — к делительному блоку

5. Выход делительного блока 5 связан с элементом 9 сравнения задающего сигнала тока статора i< в координа> Ф тах q-i связанных с вектором тока статора i и сигналом обратной связи

Выход элемента 9 сравнения под20 соединен к регулятору 2 тока, Выход регулятора 2 тока связан с одним из входов сумматора 14, На второй вход сумматора 14 подключен выход координатного преобраэонателя 16 (сиг25 нал Х«, компенсирующий влияние других фаз статора и ротора) . Выход сум- матора соединен с первым нходом координатного преобразователя 15 °

B канале регулирования. реактивноЗ0 го тока задающий сигнал 1„, в синхронных осях х,у, связанных с вектором напряжения сети 0ь, поступает на вход элемента 7 сравнения, где сравнивается с сигналом обратной связи

1 . Выход элемента 7 сраннения соединен со входом регулятора 1 тока, выход которого через сумматор 13 связан с пересчетным блоком 6.

Выход пересчетного блока 6 соединен со входом блока 15 преобразования координат.

Выходы блока 15 преобразования координат соединены с регуляторами

17 фазных токов ротора. Регуляторы введены для линеаризации преобразо, 738090

На вход блока 16 обратного преобразования координат включены выходы датчиков тока ротора, Выходы блока

16 обратного преобразонания координат соединяются со входами делительного блока 5 и сумматоров 13, 14. 5

/ тора прои эв одитс я в следуюцем порядке:

1 а) 1, =iA, i = — (i — i)

A P - с

3 где зд, 1,, 1 — выходные сигналы датчиков тока статора1

Устройство функционирует следующим образом.

При изменении задающего сигнала по скорости или реактивной мощности, а также изменении нагрузки изменяются результирующие сигналы в узлах

7, 8 сравнения. Результирующие сигналы поступают на регуляторы скорости и реактивного тока, вызывая изменение задающего момента М> и задающего сигнала тока

После преобразований н регуляторах 1, 2 и суммирования с сигналами

Е„, 2„, компенсируюцими взаимное влияние фаэ, управляющий сигнал по оси у U поступает в пересчетный блок б, а управляющий сигнал по оси g Ug> — на блок 15 прямого преобразования координат. В пресчетном блоке б управляющий сигнал U по оси у, перпендикулярной вектору Us, пересчитывается н управляющий сигнал U» по оси i, перпендикулярной вектору тока статора 1<.

Преобразования в пересчетном блоке б осуществляются в следукцем порядке:

1 а) и =П„= cosy, П з= — (П вЂ” Us)= Гз

20

30

= з .п, 35 .где U> Пь,ПС вЂ” выходные сигналы датчиков напряжения статора;

3 — угол между осью х, связанной с вектором 40

U и осью A. обмоткй фазы A статора; сигналы sin1, cosy имеют частоту сети (50 Гц); б) созО = сон сон(+ sin_#_sing, 45

8 1л О = s in fL C o s )(+ с о я я Зла р

Где О угол между н ектором 15 и осью х; - угол между нектором i5 и осью ;

Формула изобретения .50

Устройство для управления электроприводом переменного тока с асинхронным двигателем с фазным ротором, статорные обмотки которого подклю55 чены к сети а роторные — к,преобраэователю частоты, содержащее задатчики скорости и реактивного тока, регулятор скорости, три элемента сравнения, делительнйй блок, два регулятора тока, два сумматора и два бло60 ка преобразования координат, датчики фазных токов и напряжений,. датчики угла и скорости понорота вала, при чем задатчик реактивного тока подключен к первому сумматору через первые

45 элемент сравнения и регулятор тока, в) U;„

cos

О ,Выход пересчетного блока б соеди-. нен со входом блока 15 прямого преобразования координат, куда поступают также из блока 20 вычисления угла вектора тока гармонические функции

sin8, cos8, при помощи которых сигналы управления U „, U©„, в кординатах g, i, связанных с вектором i

sl преобразуются в управляющие сигналы в координатах а,в,с, связанных с обмотками ротора.

Вычисление гармонических функций в блоке 20 вычисления угла тока стаS) sing = со р = —, 1с х Г а

1 л 1р.. 4 iys где р — угол между осью " обмотки фазы A статора и вектором хз в установившемся режиме, частота ригналов sing, cos p50 Гц; в) cos 8сон5сояА+ sin)sin<

sin8 = з1пфcos4. + созрззп4., де « — угол между осью а(обмотки фазы A статора и осью А обмотки фазы а ротора (сигналы

sine(, cos Аимеют частоту, равную частоте вращения ротора);

8 — угол между вектором i< и осью ;

sin8, cos h — искомые гармонические функции (н установившемсярежиме сигналы sin8, cos8 имеют частоту скольжения) .

При изменении напряжения питающей. сети изменяются токи машины, изменяются сигналы обратных связей и величина „, тока ротора Ц„ по оси, перпендикулярной Х@. Изменение iI„ âûýûâает изменение задания тока статора i<„ на выходе делительного блока 5 при неизменной величине МЗ. Величина изменяется так, чтобы компенсировать влияние возмуцения. Возмуцаюцее воздействие в сети отрабатывается быстродействуюцим внутренним контуром регулируемого параметра, не вызывая практически колебаний момента двигат еля.

Таким образом., предлагаемое устройство позволяет управлять моментом в переходных процессах, в том числе и при колебаниях напряжений сети.

738090

Составитель С. Иванов

Редактор С. Тимохина Техред Я.Бирчак Корректор В. Синицкая

Тйраж 783 Подписное цНИИПИ Гасударственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб,, д. 4/5

Эаказ 2573/9

Филиал ППП Патент™ r. ужгород, ул. Проектная, 4 а эадатчик скорости подключен к первомУ входу первого блока преобразования координат через второй элемент сравнения, регулятор скорости, делительный блок, третий элемент сравнения, вторые регуляторы тока и сумматор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, в него введены пересчетный блок и блок вычисления фазового угла тока статора вхо- 1О ды которого соединены с датчиками фазных токов статора и выходом датчика угла поворота вала, а выходы — со входами блоков преобразования координат, со входом третьего элемента сравнения и с одним из входов пересчетного блока, другие входы которого подключены к датчикам фазных напряжений статора и к выходам первого н второго сумматоров, при этом выход пересчетного блока соединен со вторым входом первого блока преобразования координат.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бородина И.В., Вейгер A.М., Серый И.М., Янко-Триницкий А,А Автоматический регулируемый по скорости электропривод с асинхронизированным синхронным двигателем. — Электричество, 1975, 9 7.

2, Дацковский Л.Х., Тарасенко Л.М., Кузнецов И.С., Бабичев Ю.Е. Синтез систем подчиненного регулирования в асинхронных электроприводах с непосредственным преобразователем частоты. — Электричество, 1975, 1Ô 9.