Устройство для управления электроприводом переменного тока (его варианты)

 

Союз Советскин

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i ii936329 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Зая влено 22.08.80 (2 I )29821 91/24-07 с присоединением заявки № (23) ПриоритетОпубликовано1 5.06.82. Бюллетень № 22

Дата опубликования описання15.06 82

{5I)M. Кл.

Н 02 P 5/34

6 вЮарстккнн 4 квинтет

СССР йв делам изобретений н открытий (>3) Й K 621.31 6..7(088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (El 0 ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к эпектротехнике, а именно к частотно-управляемому эпектроприводу переменного тока, и может быть использовано в замкнутых по скорости системах, me требуется высо5 кое качество регупирования, Известно устройство для управления эпектроприводом переменного тока, содержащее канал регулирования скорости, в котором сигнал обратной связи формируется с помощью эпектромеханического датчика (тахогенератора) (1) .

Недостатком этого устройства является конструктивная сложность.

Наиболее близким к предлагаемому по :технической сущности является устройство, содержащее регуляторы реактив-. ной мощности и скорости, выходы которых через основной преобразователь координат и преобразователь фазных токов 20 соединены с фазными обмотками машины переменного тока. Устройство содер жит датчики фазных токов, напряжений, ЭДС, потокоспеплений и измеритель ска рости, выход которого связан с регулятором скорости, входы соединены с выходами датчиков фазных ЭДС и потокосцеплений. В устройстве предусматриваеь ся выделение фазных ЭДС из фазных на.пряжений машины на основе . 1 2-компенсации. Сигнал скорости формируется путем преобразования фазных ЭДС с по.мощью фазных потокосцепЛений143.

Недостатком этого устройства явпя« ется низкая точность управления, обусловленная погрешностями в формировании сигнала обратной связи по скорости изза неучета температурных .изменений активных сопротивлений фазных обмоток

MB llI M HbI .

Цель изобретения » повышение точности управления эпектроприводсм переменного TOKB.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для управления электроприводом переменного тока, содержащее регуляторы реактивной мощности и скороо» ти, выходы которых через основной преоб

3 9О63 разователь координат и преобразователь фазных токов соединены с фазными обмотками машины переменного тока, датчики фазных токов напряжений, ЭДС, потокосцеплений и измеритель скорости, выход которого связан с регулятором скорости, а входы соединены с выходами датчиков фазных ЭДС и потокосцеплений введены дополнительный преобразователь координат и блок деления датчик фаз- 10 ивах потокосцеплений снабжен дополнитель ным выходом, а датчик фазных ЭДС— управляющим входом, соединенным с выходом блока деления, вход делителя которого подключен к выходу регулятора реактивной мощности. а вход делимого— к выходу дополнительного преобразователя координат, соединенного входами с выхс дом датчика фазных ЭДС и дополнитель ным выходом датчика фаэных потокосцеплений.

Указанная цель в другом варианте выполнения достигается тем, что в устройство для управления электроприводом переменного тока, содержащее регулятор» реактивной мощности и скорости, выходы которых через основной преобразователь координат и преобразователь фаэных токов соединены с фазными обмотками машины переменного тока, датчики фаэных токов, напряжений, ЭДС, потоко цеплений и иэмеритепь скорости, выход которого связан с регулятором скорости, а вхо. ды соединены с выходами датчиков фазных ЭДС и потокосцеплений, введены дополнительный преобразователь координат, блок деления, блок умножения и сумматор, датчик фазных потокосцеплеиий: снабжен дополнительным выходом, при этом выход сумматора подключен к

40 регулятору скорости, один из входов соединен с выходом измерителя скорости, а другой — с выходом блока умножения, входы которого подключены к выходам блока деления и дополнительного преобразователя координат, соединенного вхо45 дами с дополнительным выходом датчика фазных потокосцеплений и выходами датчика фазных ЭДС, при этом вход делимого блока цепения подключен к выходу регулятора скорости, а вход делите- 50 ля - к выходу регулятора реактивной мощности.

На фиг. 1 и 2 представлены варианты выполнения устройства; на фиг. 3 - век° торная диаграмма машины переменного тока.

Машина 1 переменного тока подклк чена к преобразователю 2 фазных токов, управляющие входы которого через основной преобразователь координат 3, регулятор 4 реактивной мощности и регупятор 5 скорости связаны с выходами блс ка 6 задания. Датчики 7 фазных токов и датчики 8 фазных напряжений подсоединены к входам датчика 9 фазных ЭДС, выхоп которого через измеритель 10 скорости связан с регулятором 5 скорости. Выходы датчика 11 фаэных потокосцеплений, связанного с машиной 1, соединены с входами преобразователя 3 координат и измерителя 10 скорости.

В первом варианте выполнения (фиг. 1 ) устройство, кроме того, содержит дополнитепьный преобразователь 12 координат и блок 13 деления. Датчик 11 фазных потокосцеплений снабжен дополнительным выходом а датчик 9 фазных ЭДС вЂ” управляющим входом, соединенным с выходом блока 13 деления. Вход делителя блока

13 подключен к выходу регулятора 4 реактивной . мощности, а вход делимоговыходу преобразователя 12 координат, соединенного входами с выходом датчика

9 фазных ЭДС и допол.нитепьным выходом датчика 1 1 фазных потокосцеплений.

Во втором варианте выполнения (фиг. 2 устройство содержит эпементы 1-11, а также дополнитеп ьный преобразователь 14 координат,:блок 15 деления, блок 16 умножения и сумматор 17. Входы преобразователя 14 координат соединены с выходом датчика 9 фаэных ЭДС и дополнительным выходом датчика 11 фазных потокосцеплений. Вход делимого блока 15 подключен к выходу регулятора 5 скорости, а вход делителя - к выходу регулятора 4 реактивной мощности. Выходы блока 15 и преобразователя 14 через блок

16 подключены к сумматору 17, включенного в цепь между измерителем 10 скорости и регулятором 5 скорости, Устройство работает следующим образом.

Примем для простЬты пояснений, что обмотки машины 1 переменного тока выполнены двухфазными. В соответствии с диаграммой (фиг. 3) имеем: с3 и с), - оси фазных обмоток машины,,9- ось ориен-т тации вектора у потокосцепления маши ны, Я - ось, ортогональная по отношению к вектору Ly .

Фазные напряжения машины на обмотках б, Я записываются д13

ОД-, 1Д с +Eg (Ю), dl = q,+ q, gg с (а), (l) 36329

1О

Е (ж) = Ос -R1g-Ь "1

Ct ? )СОИ) - У И ", где

1,) =ф Ю+Р.Т

5 9

Где Ц -R =R — активные сопротивления д обмоток d и Ч, - переходные индуктив —

С( ности обмоток д и ф; (1р) р (у)- ЭДС обмоток Д и q, зависяшие от скорости эпектродвигателя 1И

- фазные токи обмоток

ñ3. и ф.

Фазные токи и напряжения подчиняют ся закону симметричной двухфазной сиотемы, т. е. их можно рассматривать как проекции векторой 1 и 11. (фиг. 3) на оси фаз d и с .

Мгновенные значения фазных токов

11 и 1р, можно выразить через активную

Т О и реактивную Т составляющие вектора тока I

I> S1ng — I СОЕ ". (7

С учетом (2) запишем (1) в виде:

U< =R(IDcosy-z иу)+ (IDcoc$-I s1n3j + (V о) .

dt 1,/

С р 111 -I СО0 )+ (37

С1

+ @ (-1 S1ng-I@COqy)+

О

+ g< (-Ч(Ь1и .), Ч,„СОВ =9<, -Ч ЧИ P D% — фазные потокосцепления обмоток

Ци о, - амплитуда вектора потокосцепле ния. . Проекции 0 и 1,) вектора U на оси g и Ц найдутся по правилу координатного преобразования ного питания uf - скорость скольжения, в асинхронном электроприводе И) - скорость вала с точностью до скольжения) .

При выделении фазных ЭДС из фазных напряжений путем 1 Z. - компенсации измеряются фазные напряжения О, U u токи 1, 1 q и производятся операции ()=О -Я1 дч а а а а (Величина L для конкретной машины определена конструктивными особенностями и является величиной постоянной. Поэтому падение напряжения на индуктивности а1

20 — может быть скомпенсировано точно, если измерен ток 1 и его производ

АЖ ная — . Величина р. зависит от темпьQt ратуры обмоток, которая в свою очередь

25 зависит от состояния окружающей среды и режима работы машины. Поэтому падение напряжения на активном сопротивле нии 4 не может быть точно скомпенсировано, если измерен ток 1 . При точном выполнении операции (9), то есть при точной компенсации активных и индуктивных падений напряжения (UDDER, VI1- Е, )., выражения (5) и (6) с учетом (3) будут иметь вид

И =О, (10)

Uz --Ч и («) Если. скомпенсировать только индуктивные падения напряжения, выражения (5) и (6) будут иметь вид

0 =Кт. ( )дС 11 — 0 911 " (g)

U< =-u< 1 ) - )1 COS p

Подставляя в (5) и (6) выражения (3}, получим:

0 = RIo ЬT 9 е с1 Ig

U@=(4I>>g )u+R7@yl, (g) д 3" гдето= — - скорость вращения обмоток относительно вектора потокосцепления (в синхронном электроприводе gi - скорость вала, в электроприводе на базе машины двой;

В известном устройстве по (2) последовательно производятся операции (9) и (6). Тригоноометрические функции 81Н уи со5< необходимые для выполнения операции (6), получают, используя информацию о фазных потокосцеплениях обмоток

Д и о. Из (4) находим

Учитывая вышеизложенное, а именно то, что падение напряжения на активном сопротивлении обмоток нельзя точно ском пенсировать, результат операции (6) 6у

1. устройство для управления электроприводом переменного тока, содержащее регуляторы реактивной мощности и скорости, выходы которых через основной преобразователь координат и преобразс ватель фазных токов соединены с фаэными обмотками машины переменного тока, датчики фазных токов, напряжений, ЭДС, потокосцеплений и измеритель скорости, выход которого связан с регулятором скорости, а входы соединены с выходами датчиков .фазных ЭДС, и потокосцеплений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления, введены дополнительный преобразоватепь координат и блок, деления, датчик фазных потокоснеплений снабжен дополнительным выходом, а датчик фазных ЭДС - управляющим входом, соединенным с выходом ю блока деления, вход делителя которого подключен к выходу регулятора реактивной мощности, а вход делимого - к выходу дополнительного преобразователя координат, соединенного входами с выхсдом датчика фазных ЭДС и дополнительным выходом датчика фазных потокосцеп,чений.

7 9363 дет иметь вид (13), Выражение (13) состоит иэ двух слагаемых, первое из которых пропорционально скорости (прн неизменном потоке машины), а второе зависит от степени точности К - ком- 5 пенсации и является ошибкой. при измерении скорости в известном устройстве.

В предложенном устройстве, кроме операции (9) и (6), производится еше операция (5) и ее результат используется для корректирования результата опера»ции (6). Результат ойерации (5) будет иметь вид (12). Из (12) видно, что результат (5) пропорционален падению напряжения на нескомпенсированном*сопротивлеуй К реактивной составляющей I тока Х Таким образом, при $40 по результату (5) можно судить о точности

- компенсации при выделении фазных

ЭДС по (9). Если 0 =О, значит Я - 20 компенсация произведена точно, .если

$/0, значит R - компенсация произведена не точно. Чем больше величина 0, тем хуже произведена g, - компенсация.

B. устройстве (фиг. 1) операции (9) выполняются в блоке 9 выделения фазных

ЭДС. Операция (6) производится в измерителе 10 скорости. Операция (5) производится в координатном преобразователе

1 2. B блоке 1 3 деления производится 30 определение текущей величины нескомпенсированного сопротивления Q ло соот1 и,» ношению, вытекающему из (12) Р »=T.g

Сигнал, пропорциональный реактивной coc-M тавляющей 1, поступает иэ регулятора

4 реактивной мощности, Выходной сигнал . блока 13 деления используется в качест ве управляющего в блоке 9 выделения фазных ЭДС. 40 компенсация с помощью этого сигнала подстраивается таким образом, чтобы, сигнал блока 13 был равен нулю, то есть К вЂ” компенсация была произведена точно. Тогда результат операции 45 (6) будет иметь вид (11), то есть будет точно пропорционален скорости электропривода.

В другом варианте устройства (фиг. 2) операции (9), (6) и (5) производятся так же, как в устройстве на фиг. 1. Выходной сигнал координатного преобразователя 14 U = КТ », В блоке 16 умножения этот сигнал умножается на ве.личнну1Л/g>, полученную в олове 15 деления. Сигналы Iq и I> поступают иэ регуляторов 5 и Ч скорости и реактивной мощности соответственно. Вы29 8 ходной сигнал, блока 16 умножения равен

R| =RT@ . Из (13) видно, 1д» что эта величина является погрешностью измерителя 1 скорости иэ-за неточной

Й вЂ” компенсации. В сумматоре 17 производится операция, вытекающая из (13):

=фю . Выходной сигнал

О, сумматора 1 7, пропорциональный ч скорости эпектропривода, подается в качестве.сигнала обратной связи в регулятор 5 скорости.

Таким образом, введение в устройство для управления электроприводом переменного тока дополнительного преобразователя координат и блока деления обеспечивает повышение точности управления за счет учета темпераФурных изменений активных сопротивлений фазных обмоток машины при формировании сиг нала обратной связи по .скорости. В другом варианте выполнение устройства при ввеаении i дополнительного преобразователя координат, блока деления, блбка умножения и сумматора также обеспечивается повышение точности управлений.

Формула изобретения

9 936329 10

2.Устройство для управления электро- входов соединен с выходом измерителя приводом переМенного тока, содержащее скорости, а другой - с выходом блока регуляторы реактивной мощности и ско- умножения, входы которого подключены рости, выходы которых через основной к выходам блока деления и дополнитель преобразователь координат и преобразова- з ного преобразователя координат, соединентель фазных токов соединены с фазными ного входами с дополнительным выходом обмотками машины переменного тока, датчика фазных потокосцеплений и выдатчики фазных токов, напряжений, ЭДС, ходами датчика фазнь х ЭДС, при эгом потокосцеплений и измеритель скорости, вход делимого блока деления подключен выход которого связан с регулятором скс о к выходу регулятора скорости, а вход рости, а .входы соединены с выхода- делителя - к выходу регулятора реактивми датчиков фазных ЭДС и потокосцеп- ной мощности. лений, о т л и ч а ю ui е е с я тем, Источники информации, что, с целью повышения точности управ- принятые во внимание при экспертизе ления, введены дополнительный преобра- З l. Чиликин М.Г. и др. Теория автомазователь координат, блок деления, блок тизированного электропривода. М., Энерумножения и сумматор, датчик фазных гня, 1979, с. 406. потокосцеплений снабжен дополнительным 2. Авторское свидетельство СССР выходом, при этом выход сумматора под- по заявке l4 27S1267 07, ключен к регулятору скорости, один из 20 кл. H 02 P 7/42, 1979.