Устройство для управления электри-ческой машиной переменного toka

 

Своз Советских

Социалистических

Республик

<щ815854

{61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Звявлеио 110978 (21) 2661742/24-07 (53)М К, 3 с присоединением заявки ¹H 02 P 5/34

Н 02 P 7/62

Государственный ноинтет

СССР оо делам изобретений н отнрытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 230381. Бюллетень Й911

Дата опубликования описания 2503.81 (5З) УД 621. 316. 718. . 5 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И. A. Лабунец, A. В. Пиковский, Ю. Г. Шакарян и Р.A.Азимов

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКО

МАШИНОИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано в электроприводах переменного тока, условия работы которых не позволяют использовать машины с узлами скользящего токосъема, т.е. в электроприводах, работающих во взрывоопасных, агрессивных, переувлажненных, разреженных и других подобных средах, а также в сверхмощных и высокогорных электроприводах.

Известны устройства для управления электроприводом переменного тока, содержащие электрическую машину с фазным ротором и преобразователь 15 частоты для питания электрической машины. Такие устройства содержат два канала регулирования, позволяющие с высоким качеством переходных процессов управлять работой элект- 20 рической машины. Для точной ориентации управляемых переменных машины по вектору потокосцепления необходимо обеспечить непосредственное измерение потока, например, с помощью датчика Холла или измерительных обмоток на статоре. Наилучшее качество, переходных процессов можно обеспечить прн непосредственном управлении моментом регулируемого двигателя (1Q . 30

Однако в указанных устройствах управление моментом осуществляется не непосредственно, а через активную составляющую тока статора, направленную перпендикулярно к вектору потокосцепления статора или ротора, что снижает точность регулирования.

Такие системы содержат.обычио делительные устройства для пересчета сигнала момента в сигнал задания активного тока статора и для расчета частоты вращения вектора потокосцепления, что усложняет устройство управления.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, к изобретению является устройство для управления электрической машиной переменного тока, подключенной к преобразователю частоты, содержащее два канала регулирования, построенных в синхронно вращающихся осях

"c qc канал регулирования скорости (мощйости). Канал регулирования скорости содержит задатчик интенсивности, выход которого соединен с элементом сравнения задающего сигнала и сигнала обратной связи по скорости, получаемого от датчика скорости. Выход элемента сравнения йодключен ко

815854 входу регулятора скорости, выход которого соединен с элементом сравнения задающего сигнала по моменту и сигнала обратной связи по моменту. Выход элемента сравнения включен на вход регулятора момента. Выход регулятора момента соединен со входом координатного преобразователя. Канал регулирования реактивного тока (мощности ) содержит. регулятор реактивного тока и сигнала обратной связи по реактивному току. Выход регулятора реактивного тока соединен со входом координатного преобразователя. Выходы координатного преобразователя соединены с соответствующими обмотками ротора машины (2).

Однако данное устройство неприме.нимо для управления бесконтактной ма- шиной двойного питания (БМдП), представляющей собой каскад из двух асинхронных машин с фазными роторами на одном валу. При этом статор одной машины подключен к сети, роторы машин соединены электрически, а статор маши ны питается от преобразователя частоты. БМДП может быть выполнена также в одном корпусе и совмещенном исполнении, при котором в одном магнитопроводе действуют два магнитных поля, а ротор коротко замкнут.

В устройстве формирование сигнала соответствующего моменту и определяемого магнитным полем машины, осуществляется путем линейных операций с токами ротора и статора и напряжениястатора.ВБИДП вращающий момент определяется результирующим действием двух магнитных полей, которые в об- 0 щем случае при разном числе пар полюсов машин, без которых состоит

БИДП) вращаются с разной частотой

- относительно неподвижной системы координат.

Кроме того, в известном устройстве используются датчики мгновенных значений фазных токов ротора с последующим их преобразованием. В случае использования БМДП непосредственное измерение токов ротора связано-со значительными трудностями и снижает эффект применения БМДП.

Целью изобретения является упрощение и расширение функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что в устройство для управления электрической машиной переменного тока, подключенной к преобразователю частоты, содержащее датчик углового положения ротора электрической машины, датчики токов и напряжения статора, датчик частоты сети, выходы которых соедине ны со входами первого преобразователя координат, формирователь момента, входы которого соединены с выходами первого преобразователя координат, регулятор скорости с первым элементом сравнения, входы которого соедииены с задатчиком скорости и датчиком скорости электрической машины, регулятор момента со вторым элементом сравнения, входы которого соединены с выходом регулятора скорости и выходом формирователя момента, регулятор реактивной мощности с третьим элементом сравнения, входы которого соединены с задатчиком реактивной мощности и выходом формирователя сигнала реактивной мощности, второй преобразователь координат, входы,которого соединены с выходом регулятора момента, выходом регулятора реактивной мощности и выходами первого преобразователя координат, а выход

15 второго преобразователя подключен ко входу преобразователя частоты с непосредственной связью, введены датчик тока второго статора электрической машины, формирователь проекgP ций тока второго статора и формирователь проекций тока. ротора электрической машины, а формирователь момента снабжен дополнительными входами, причем входы формирователя проекций тока второго статора электрической машины соединены с выходами датчика углового положения ротора и датчика тока второго статора электрической машины, входы формирователя, проекций тока ротора соединены с выходами первого преобразователя координат, а выходы обоих формирова.телей проекций соединены с дополнительными входами формирователя момента.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для управления бесконтактной электрической машиной двойного питания.„ на фиг. 2-4—

I структурные схемы формиро аателя проек4Q ций тока второго статора,: формирователя проекций тока ротора электрической машины и формирователя момента соответственно.

Первый статор 1 БИДП подключен

45 к сети, второй статор 2 — к преобразователю 3 частоты с непосредственной связью. Управление преобразователем 3 частоты осуществляется напряжением со второго преобразователя 4 координат, ко входам которого под,ключены выходы регулятора 5 MoMGHTB, регулятора 6 рактивной мощности и первого преобразователя 7 координат. Вход регулятора 5 момента через второй элемент 8 сравнения соединен с выходом регулятора 9 скорости и выходом формирователя. 10 момента.

Вход регулятора 6 реактивной мощности через третий элемент 11 сравнения соединен с задатчиком 12 реактивной мощности и формирователем 13 сигнала реактивной мощности. Вход регулятора

9 скорости через первый элемент 14 сравнения соединен с датчиком 15 скорости и задатчиком 16 скорости. Формирователь 13 сигнала реактивной мощ815854 ности соединен с выходами первого преобразователя 7 координат. Входы формирователя момента соединены с выходами Формирователя 17 проекций тока ротора, формирователя 19 проекций тока второго статора и первого преобразователя 7 координат. Входы формирователя 17 проекций тока ротора,соединены с выходами первого преобразователя координат 7. Входы фор-. мирователя 18 проекций тока второго статора соединены с выходами датчика 19 тока <второго статора. 2 и датчика 20 углового положения ротора.

Входы первого преобразователя 7 координат соединены с выходами датчика

21 напряжения первого статора, датчика 22 тока первого статора и датчика 23 частоты сети.

Формирователь 18 проекций тока второго статора преобразует ток второго статора 2 в проекции на те же оси, в которых выражен ток первого : статора r b„+p<

2а.(2 где i — истинное значение тока вторс ъ го статора 2 °

11+ 2 — р — Veldt е е - сигнал с углоизмерительной машины в случае равенства чисел пар полюсов р и р машины

Р„+ pz . l)p )dt .))2я М е " =е

Формирователь 18 проекций тока второго статора содержит четыре блока 24"27 умножения, входы которых соединены с выходами датчика 20 уг.лового положения ротора и датчика

22 тока второго статора, а выходы попарно соединены со входами сумматоров 28 и 29, выходы которых соединены с двумя входами формирователя

10 момента.

Формирователь 17 проекций тока ротора осуществляет формирование проекций тока ротора в тех же осях, что и токи статора 1 г

" .р= У" н " " "" " 1 — Я -х „ 1.

Формирователь 17 проекций тока ротора (Фиг.3) содержит .два интегросумматора 30 и 31, входы которых соединены с соответствующими выходами первого преобразователя координат

7, а выходы соединены с соответствующимн входами двух сумматоров 32 и 33, другие входы которых соединены с соответствующими входами формирователя 10 момента.

60 частоте и амплитуде в зависимости от управления, подводится к обмоткам второгс. статора 2.

Таким образом, введение новых бло- ков в устройство управления позволяет использовать. его для управления электрическими машинами, работающими в более жестких условиях, и упрос,тить его схему, обеспечивая качественное управление БМДП с высокой точностью.

Формирователь момента осуществляет выделение сигнала момента .г»

М= йе ха + а "г)).

15 или в составляющих по осям

М" 4 ха,(+Х

Ц (Ха1 ° 1 1 Ха 2 )

10 Формирователь 10 момента (см. фиг, 4) содержит два сумматора 34 и

35 входы которых соединены с соответствующими выходами первого преобразователя координат и формирователя

15 Д8 проекций тока второго статора.

Выходы сумматоров 34 и 35 соединены с соответствующими входами двух блоков умножения 36 и 37, два других входа этих блоков умножения соединены с выходами формирователя 17 проекций тока ротора, выходы блоков, умножения соединены со входом сумматора

38, выход которого соединен со вторым элементом 8 сравнения регулятора

5 момента.

Устройство для управления БМДП работает следующим образом.

Сигнал задания по скорости сравнивается на элементе 14 сравнения с сигналом истинного значения скорос30 ти с датчика 15, рассогласование отрабатывается регулятором 9 скорости, н полученный сигнал является заданием по моменту. Этот сигнал сравнивается на втором элементе 8 сравнения

35 с истинным значением .момента машины, получаемым от формирователя 10 момента. Рассогласование отрабатывается регулятором 5 момента и результирующий сигнал поступает на второй

4О преобразователь координат 4. В другом

- канале сигнал задания по реактивной мощности сравнивается на третьем элементе 11 сравнения с истинным значением реактивной мощности, получаемым от формирователя 13 сигнала

45 реактивной мощности, результирующий сигнал отрабатываетСя регулятором б реактивной мощности. Выходной сигнал с регулятора 6 поступает на вход второго преобразователя 4 координат.

50 Трехфазный выходной сигнал со второго преобразователя 4 координат пос-, тупает на вход преобразователя 3 частоты. Напряжение с выхода преобразователя 3 частоты, изменяющееся по

815854 формула изобретения

Устройство дпя управления электрической машиной переменного тока, подключенной к преобразователю частоты, содержаще."е датчик углового положения ротора, датчик тока .и напряжения ста- 5 тора электрической машины, датчик частоты сети, выходы которых соедине ны со входами первого преобразователя координат, формирователь момента, входы которого соединены с выходами )Q первого преобразователя координат, регулятор скорости с первым элементом сравнения, входы которого соединены с задатчиком скорости и датчиком скорости вращения электрической машины, регулятор момента со вторым элементом сравнения, входы которого соединены с выходом регулятора скорости и выходом формирователя момента, регулятор реактивной мощности с третьим элементом сравнения, входы которого соединены с задатчиком реактивной мощности и выходом формирователя сигнала реактивной мощности, второй преобразователь координат, входы которого соединены с выходом регулятора 25 момента, выходом регулятора реактивной мощности и выходами первого преобразователя координат, а выход второго преобразователя координат подключен ко входу преобразователя частоти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и расширения . функциональных возможностей, в него введены датчик тока второго статора электрической машины, формирователь проекций тока второго статора и формирователь проекций тока ротора, а формирователь момента снабжен дополнительными входами, причем входы формирователя проекций тока второго статора электрической машины соединены с выходами датчика углового положения ротора и датчика тока второго статора электрической машины, входы формирователя проекций тока ротора соединены с выходами первого образователя координат, а выходы указанных формирователей проекций токов статора и ротора электрической машины соединены с дополнительными входами формирователя момента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Дацковский Л.Х. и др. Синтез систем подчиненного регулирования в асинхронных электроприводах с непосредственным преобразованием частоты."Электричество", Р 9, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2329582, кл. Н 02 Р 5/36

1976.

Устройство для управления электри-ческой машиной переменного toka Устройство для управления электри-ческой машиной переменного toka Устройство для управления электри-ческой машиной переменного toka Устройство для управления электри-ческой машиной переменного toka Устройство для управления электри-ческой машиной переменного toka 

 

Похожие патенты:
Наверх