Асинхронный электропривод с частотно-токовым управлением Советский патент 1986 года по МПК H02P5/40 H02P7/42 

10

15

i1239824

Изобретение относится к электроехнике, а именно к частотно-управяемым электроприводам, построенным а основе асинхронных машин с корот- озамкнутым ротором, и может быть спользовано в системах с высокими ребованиями по точности регулироания скорости (положения) нагрузки, апример в приводах подач и главого движения металлорежущих станков. Цель изобретения - повьшение точости управления моментом асинхроного электропривода.

На чертеже представлена функцинальная схема асинхронного электропривода с частотно-токовым управлением .

Схема содержит асинхронную машину 1 с короткозамкнутым ротором, ста- торные обмотки которой через датчики 2 фазных токов и датчики 3 фазных напряжений подключены к выходам управляемого источника 4 токов, блок 5 датчиков фазных ЭДС, подключенный входами к выходам датчиков 2 и 3 фазных токов и напряжений, а выходами - к входам формирователя 6 фазных потокосцеплений, выполненного на основе апериодических звеньев 7 и снабженного фаз.ными входами 8 для установки начальных данных, блок 9 заданий с выходами заданий момента и потокосцепления, связанными соответственно с первым- и вторым управляющими входами 10 и 11 основного блока 12 преобразования координат, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого источника 4

20

2.5

35

ус ва пр он вх вх ме за ни но ме к 20 уп ка ро кл те к бл ам оп об те

то .сл

30

хр ро ис ля ле же те ны ны ни на ко па ве щи ор за

токов, формирователь 13 опорных напряжений, снабженный фазными выходами 14 и 15, подключенными к опорным входам основного блока 12 преобразования координат, и амплитудным выходом 16, при этом входы формирователя 13 опорных напряжений подключены к выходам формирователя 6 фазных потокосцеплений.

В асинхронный электропривод введе- ;ны пропорционально-интегральный регулятор 17, нелинейный элемент 18 с характеристикой намагничивания асинхронной машины 1, первый 19 и второй

20сумматоры и дополнительный блок

21преобразования координат, опорные . входы которого подключены к фазным выходам 14 и 15 формирователя 13 опорных напряжений, а выходы - к соответствующим фазным входам 8 для

5

0

.5

установки начальных данных формирователя 6 фазньк потокосцеплений, при этом управляющий вход пропорционально-интегрального регулятора 17, вход нелинейного элемента 18 и первый вход первого сумматора 19 объединены между собой и подключены к задания потокосцепления блока 9 заданий, выходы пропорционально-интеграль ного регулятора 17 и нелинейного элемента 18 подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 20, выход которого соединен с вторым управляющим входом 11 основного бло ка 12 преобразования координат, второй вход первого сумматора 19 подключен к выходу пропорционально-ин- тегрсшьного регулятора 17, выход - к управляющему входу дополнительного блока 21 преобразования координат, а амплитудньм выход 16 формирователя 13 опорных напряжений подключен к входу обратной связи пропорционально-интегрального регулятора 17.

Асинхронный электропривод с частотно-токовым управлением работает .следующим образом.

Питание статорных обмоток асинхронной машины 1 с короткозамкнутым ротором (на чертеже в двухфазном исполнении) осуществляется от управляемого источника 4 токов, составленного из усилителей фазных напряжений, охваченных глубокими отрицательными обратными связями по фазным токам с помощью датчиков 2 фазных токов. Переменные сигналы заданий для фазных токов формируются на выходах блока 12 преобразования координат, на входы которого поступают постоянные сигналы Ъ ., Ug, соответствующие заданиям для составляющих токов статора во вращающейся ортогональной системе координат, связанной с вектором потокосцепления.

Необходимые для координатных преобразований опорные сигналы в виде гармонических функций sinS2,t, cosSi t ( круговая частота изменения токов статора) получают на выходах 14 и 15 формирователя 13 опорных напряжений по сигналам фазных потоксцеп- лений jH , поступающих с выходов формирователя 6 фазных потокосцеплений.

В каждой фазной цепи формирователя 6 фазных потокосцеплений содержится апериодическое звено 7, выполняющее роль интегратора, соответствующе фазной ЭДС Г.- , fy , поступающей с выхода блока Ь датчиков фазньпх ЭДС. Блок 5 датчиков фазных ЭДС производ вычисление фазных ЭДС по информации о фазных токах 1л , i. и напряжение Vf, и , поступающих с, выходов датчиков 2 и 3 фазных токов и напряжений. Фазные ЭДС могут получаться и на выходах специальных измерительных обмоток, установленных на статоре асинхронной машины 1 (указанная связ с блоком датчиков 5 фазных ЭДС показана штрихом).

Возможность выполнения операции интегрирования фазной ЭДС с помощью апериодических звеньев 7 во всем диапазоне частот, включая нулевую, связана с необходимостью подачи на фазные входы 8 формирователя 6 фазных потокосцеплений дополнительных сигналов, соответствующих некоторым начальным данным (начальным значениям фазных потокосцеплений).

Указанные начальные значения фазных потокосцеплений на входах 8 формирователя 6 фазных потокосцеплений устанавливаются благодаря действию цепей нормированной положительной обратной связи, охватывающих казкдое из фазных апериодических звеньев 7 через формирователь 13 опорных напряжений и дополнительный блок 21 преобразования координат.

При зтом амплитуда начальных фазных потокосцеплений определяется сигналом ч , постуцающим с выхода блока 9 заданий через первый сумма- тор 19 на уцравляющий вход блока 21 преобразования координат, а фазы являются произвольными, но соответствующими двухфазной системе сигнало

Полученные по цепям положительной обратной связи произвольные значения фазных потокосцеплений определяют произвольные начальные значения сигналов на опорных входах основного блока 12 преобразования координат и произвольное начальное направление формируемого вектора потокосцепления в асинхронной машине 1.

Поскольку асинхронная машина 1 с короткозамкнутым ротором имеет симметричные по фазам магнитные цепи,- т любое начальное положение вектора потокосцепления может быть принято за исходное. В дальнейшем при поступлении на вход 10 блока 12 преобразования координат сигнала Ug, соответствующего заданию момента М, на валу асинхронной машины 1 возникает мо- ,мент, приводящий к вращению вала и к возникновению фазных ЭДС fj , „ на выходах блока 5 датчиков фазных ЭДС. Фазные потокосцепления Ч , , на выходах формирователя 6 фазных потокосцеплений в основном определяются действием на его входах фазных ЭДС

5

0

5

0

10 f

при этом роль дополнительных

сигналов на фазных входах 8 сводится к компенсированию активных составляющих выходных токов фазных апериодических звеньев 7, которые в укаэан- 15 ных условиях выполняют операции, эквивалентные интегрированию фазных ЭДС.

В электроприводе осуществляется учет кривой намагничивания магнитной цепи асинхронной машины 1 с коротко- 2Q замкнутым ротором благодаря введению нелинейного элемента 18, на вход которого поступает сигнал задания потокосцепления V с выхода блока 9 заданий.

Выходной сигнал нелинейного элемента 18 через второй сумматор 26 поступает на вход 11 блока 12 преобразования координат (в виде сигнала Up), определяя величину составляющей намагничивания в токе статора. С помощью введенного в электропривод пропорционально-интегрального регулятора 17 осуществляется поддержание потокосцепления на заданном уровне, определенном сигналом ч . Сигнал обратной связи в виде модуля действительного потокосцепления поступает на регулятор с амплитудного выхода 16 формирователя 13 опорных напряжений. При наличии рассогласования заданного и действительного значений потокосцепле.ний выхо дной сигнал пропорционально-интегрального регулятора 17 определяют коррекцию величины составляющей: тока намагни чивания (т.е. сигнала и. через сумматор 20) и амплитуды фазных потодсо- сцеплений на входах 8 формирователя 6 фазных потокосцеплений (через первый сумматор 19 и дополнительный

0 блок 21 преобразования координат). Таким образом, введение в асинхронный электропривод с частотно- токовым управлением пропорционально- интегрального регулятора, нелинейного элемента с характеристикой намагничивания асинхронной машины, двух сумматоров и дополнительного блока преобразования координат обеспечивает поддержание заданного в электроприводе потокосцепления с высокой точностью, с учетом реальной кривой намагничивания как в режимах стоянки, так и в режимах вращения электропривода, благодаря чему повьшается точность управления моментом (скоростью вращения) в сравнении с известным решение,

Формула изобретения

Асинхронный электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий асинхронную машину с короткозамкну- тым ротором, статорные обмотки которой через датчики фазных токов и напряжений подключены к выходам управляемого источника токов, блок датчи- ков фазных ЭДС, подключенный входами к выходам датчиков фазных токов и напряжений, а выходами - к входам формирователя фазных потокосцепле- ний, выполненного на основе апериодических звеньев ; и снабженного фазными входами для установки начальных данных, блок заданий с выходами за- ;даний момента и потокосцепления, связанньми соответственно с первым и вторым управляющими входами основнот блока преобразования координат, выходы которого подключены к управля- кяцим входам управляемого источника- токов, формирователь опорных напря- жений, снабженный фазными выходами, подключенными к опорным входам основного блока преобразования координат, и амплитудным выходом, при этом

Редактор А. Шандор

Составитель В. Тарасов

Техред О.Сопко Корректор А. Обручар

Заказ 3406/55Тираж 631

ВНИИПИ Государственного комитета (ЗССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Дроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

входы формирователя опорных напряжений подклйчены ;к выходам формирователя фазных потокосцеплений, о т- ли чающийся, тем, что, с целью повьшения точности управления моментом, в него введены пропорционально-интегральный регулятор, нелинейный элемент с характеристикой намагничивания асинхронной машины с корот- козамкнутым ротором, два сумматора и дополнительный блок преобразования координат, опорные входы которого подключены к фазньт выходам формирователя опорных напряжений, а выходы - к соответствующим фазным входам для установки начальных данных формирова- теля фазных потокосцеплейий,при этом управляющий вход пропорционально-интегрального регулятора,вход нелинейного элемента и первый вхо д первого сумматора объединены между собой и подключены к выходу задания потокосцепления блока заданий, выходы пропорционально-интегрального регулятора и нелинейного элемента подключены соответственно к первому и второму входам второго сумматора, выход которого соединен с вторым управляющим входом основного блока преобразова- кия координат, второй вход первого сумматора подключен к выходу пропорционально-интегрального регулятора, выход - к управляющему входу дополнительного блока преобразования координат, а амплитудный выход формирователя опорных напряжений подключен к входу обратной связи пропорционально-интегрального регулятора.

Подписное

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах с высокими требованиями по точности регулирования скорости (положения) нагрузки. Цель изобретения - повьшение точности управления моментом асинхронного двигателя. Асинхронный электропривод с частотно- токовым управлением содержит асин.хронную машину (AM) 1 с короткозамкнутым ротором, датчики 2 фазных токов и датчики 3 фазных напряжений, управ- ляемьй источник тока (ИТ) 4, блок 5 датчиков фазных ЭДС. Формирователь 6 фазных потокосцеплений выполнен на основе апериодических звеньев 7 и снабжен фазными входами 8 для установки начальных данных. Блок 9 заданий с выходами заданий момента и потокосцепления и блок 12 преобразования координат подключены к управ- лякнцим входам ИТ 4. Введение пропорционально-интегрального регулятора 17, нелинейного элемента 18, двух сумматоров 19 и 20 и дополнительного блока 21 преобразования координат обеспечивает поддержание заданного потокосцепления с высокой точностью, с учетом реальной кривой намагничивания, благодаря чему повышается точность управления моментом (скоростью вращения). 1 ил. S (О