Устройство для определения координат асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе Советский патент 1986 года по МПК H02P5/40 H02P5/34 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для определения координат асинхронного двигателя и может быть использовано в регулируемом асинхронном электроприводе общепромышленного назначения.

Цель изобретения - упрощение и повы- пление точности устройства для определения координат асинхронного двигателя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для определения координат асинхронного двигателя; на фиг. 2 - схема блока вычисления составляющих вектора тока статора.

Устройство для определения координат асинхронного двигателя 1 (фиг. I) в регулируемом электроприводе содержит датчики 2 фазных токов статора, подключенные выходами к входам блока 3 преобразования токов, датчики 4 фазных напряжений статора, подключенные выходами к входам блока 5 преобразования напряжений, блок 6 вычисления составляющих вектора потоко- сцепления ротора, снабженный двумя парами входов, два элемента 7 и 8 сравнения, два релейных эле.мента 9 и 10, блок 11 вычисления составляющи.х вектора тока статора, снабженный двумя парами входов, и формирователь 12 логических сигналов скорости вращения асинхронного двигателя и сигнала рассогласования по потокосцепле- нию, снабженный двумя парами входов и подключенный выходами к первой паре входов блока 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, вторая пара входов которого объединена с первыми входами соответствующих элементов 7 и 8 сравнения и подключена к выходам блока 3 преобразования токов. При этом выходы элементов 7 и 8 сравнения подключены к входам соответствующих релейных элементов 9 и 10, соединенных выходами с первой парой входов указанного формирователя 12 логических сигналов, вторая пара входов которого пофазно объединена с первой парой входов блока 11 вычисления составляющих вектора тока статора и подключена к выходам блока 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора.

Выходы блока 5 преобразования напряжений подключены к второй паре входов блока 11 вычисления составляющих вектора тока статора, выходы которого соединены с вторыми входами элементов 7 и 8 сравнения.

Блок 11 вычисления составляющих вектора тока статора снабжен двумя сумматорами 13 и 14 (фиг. 2), двумя апериодическими звеньями 15 и 16 и первой парой масщтабных элементов 17 и 18, входы которых образуют первую пару входов блока 11 вычисления составляющих вектора тока статора. Выходы масштабных элементов 17 и 18 подключены к одним из входов сумматоров 13 и 14, соединенных выходами с

входами соответствующих апериодических звен1/ з 15 и 16, а другие входы сумматоров 13 и 14 образуют вторую пару входов блока 11 вычисления составляющих вектора тока статора.

Блок 11 вычисления составляющ,их вектора тока статора дополнительно снабжен двумя элементами 19 Ji 20 сравнения и второй парой масщтабных элементов 2 и 22, входы которых подключены соответственно к вхо- дам первой пары масштабных элементов 17 и 8. При этом выходы второй пары м.чс- И1табнь х элементов 21 и 22 подключены к одним из входов соответствующих элементов 19 и 20 сравнения, соединенных другими входами с выходами соответствующих апериодических звеньев 15 и 16, а выходы элементос 19 и 20 сравнения образуют выходы блока I 1 вычисления составля ои.их вектора тока статора.

Устройство для определения координат в асинхронном электроприводе работает следующим образом.

Блок 3 преобразования токов и блок 5 преобразова1 ия напряжений осуществляют преобразование фазггых токов и напряжений, поступающих с выходов соответствующих датчикоЕ 2 и 4, в составляго1цие обобщенных векторов тока Iscc, U-p и напряжения (У, Ь р статора в декартовой системе координат о:, р, неподвижной от1-:осительио статора асинхронного двигателя 1.

lia выходах апериодических звеньев 15 и 16 в блоке 11 вычисления составляю- щих вектора тока статора формируются сигналы KJ, Ур, представляющие собой линейную комбинацию соответствующих вычислительных составляющих вектора тока статора /,,ti, /45 и потокосцепления ротора (ifc, в соответствии ее следуюпшми дифференциальными уравнениями:

I JL.11/ о

I и . L.

Lm

X

40

Xij- fl«)J:

LR

k.(т r«. - R (

L.LK - /4 Г

L,LP.

d

где LS, LA , L,:t - индуктивности статора, ротора и взаи.моиндуктивность соответственно;

RS - активное сопротивление статора.

Проекции вычисленного вектора тока статора /.,, /Д на выходах элементов 17 и 18 сравнения определяются по уравнениям

/Г у/bj L р,-1 tr

)R

/ЛР,-/р

LiLa-l n

Rf,.

Проекции вычисленного вектора нотоко- сцепления ротора -ф/га, формируются в

блоке 6, реализующем следующие дифференциальные уравнения:

d ,ьГ I RK-Ln,, „, - , - Ф«i +

+ )

1 ..... И ,|, f L Г).Л I

. - . xj,;fp | -i7 ;/sp + +

+ ,

где - активное сопротивление ротора; Q-скорость вращения асинхронного

двигателя;

fj, - фиктивная переменная.

Величина Q и р, модулированные во времени, lia выходе формирователя 12 логических сигналов выполняют роль управляющих воздействий в контуре регулирования.

Среднее значение Q определяет скорость вращения вала асинхронного двигателя 1. В установивще.мс5 режиме работы устройства, когда его свободное движение закончено, среднее значение J, равно нулю. Величины Q и ц создают такой вектор управ- ления движением устройства, чтобы слежение за вектором тока статора осуществлялось во всех режимах работы реального асинхронного двигателя.

Составляющие вектора тока статора /s, /s, полученные на выхох е блока 3 преобразования токов, и составляющие AV еформированные на выходах блока 11, сравниваются с помоп ью элементов 7 и 8 сравнения. Результаты сравнения воздействуют на релейные элементы 9 и 10, с выхода которых получают импульсные сигналы, определяющие знак рассогласования. Указанные импульсные сигналы распределяют в формирователе 12 логических сигналов на BbixOxW, на которых сигналы О, ц устанавливаются в зависимости от по./гожения вектора потокосцепления на плоскости а, (3 таким образом, что знаки ощибок производных составляющих тока статора всегда отрицательны, т. е., что в каждом канале обратная связь отрицательна в любой момент времени.

Алгоритм распределения сигналов определяют исходя из того, что сигналы Ц (i изменяются с частотой много больше, чем напряжение и ток асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе. Кроме того, высокая частота переключений обеспечива- ет малое свободное движение системы.

Сигналы О, |1 формируют по следующим логическим функциям:

,., &5 ,,&5л/.„&5,,..&S,,-,,&5л/в

-54-, &5,-,, ,,&S.,&S,ff.;

Q , & , & & & &

& S & , & & & &

,& ,

0

5

0 с

о 5

0

где

5

5y. s/g-«(vl; (: ),

5...f....);

5v/a - s/g-n(7.,-/4), sign{,,l,}.

Замкнутая система регулирования составляющих вектора тока статора, реализованная в устройстве, позволяет обеспечить высокую точность определения таких координат асинхронного двигателя, как скорость вращения Q и составля ющие вектора потокосцепления ротора ф«а, -флр за счет отсутствия блоков перемножения и масщтаб- ных элементов с коэффициентом передачи, зависящим от активного сопротивления ротора.

Таким образом, введение в блок вычисления составляющих вектора тока статора двух сумматоров, двух апериодических звеньев, двух элементов сравнения и двух пар масштабных элементов обеспечивает в устройстве определение координат асинхронного двигателя (скорости вращения, составляющих вектора потокосцепления ротора) более простыми средствами и с более высокой точностью в сравнении с известным решением.

Формула изобретения

Устройство для определения координат аг чгхронного двигателя в регулируемом электроприводе, содержащее датчики фазных токов статора, подключенные выходами к входам блока преобразования токов, датчики фазных напряжений статора, подключенные выходами к входам блока преобразования напряжений, блок вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, снабженный двумя парами входов, два элемента сравнения, два релейных элемента, блок вычисления составляющих вектора тока статора, снабженный двумя парами входов, и формирователь логических сигналов скорости вращения асинхронного двигателя и сигнала рассогласования по потокосцепле- нию, снабженный двумя парами входов и подключенный выходами к первой паре входов б,яока вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, вторая пара входов которого объединена с первыми входа.ми соответствующих элементов сравнения и подключена к выходам блока преобразования токов, при этом выходы элементов сравнения подключены к входам соответствующих релейных элементов, соединенных выходами с первой парой входов указанного формирователя логических сигналов, вторая пара входов которого пофазно объединена с первой парой входов блока вычисления составляющих вектора тока статора и подключена к выходам блока вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, выходы блока преобразования напряжений подключены к второй паре входов блока вычисления составляющих вектора тока статора, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов сравнения, причем блок вычисления составляющих вектора тока статора снабжен двумя сумматорами, двумя апериодическими звеньями и первой парой масштабных элементов, входы которых образуют первую пару входов блока вычисления составляющих вектора тока статора, выходы указанных масщтабных элементов подключены к одним из входов соответствующих сумматоров, соединенных

Г

5

выходами с входами соответствующих апериодических звеньев, а другие входы сумматоров образуют вторую пару входов блока вычисления составляющих вектора тока статора, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повыщения точности, блок вычисления составляющих вектора тока статора снабжен двумя дополнительными элементами сравнения и второй парой масщтабных элементов, входы которых подключены соответственно к входам первой пары масщтабных элементов, при этом выходы второй пары масштабных элементов подключены к одним из входов соответствующих дополнительных элементов сравнения, соединенных другими входами с выходами соответствующих апериодических звеньев, а выходы дополнительных элементов сравнения образуют выходы блока вычисления составляющих вектора тока статора.

-1

.2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемом электроприводе. Цель изобретения - упрощение и повышение точности устройства для определения координат асинхронного двигателя. Устройство содержит асинхронный двигатель (АД) I в регулируемом электроприводе, датчик (Д) 2 фазных токов статора, блок преобразования токов 3, Д 4 фазных напряжений статора, блок преобразования напряжений. Блок (Б) 6 вычисления составляющих вектора потоко- сцепления ротора соединен с двумя элементами сравнения 7, 8, двумя релейными элементами 9, 10. Блок (Б) И вычисления составляющих вектора тока статора также подключен к формирователю логических сигналов скорости вращения АД 1. Б И снабжен двумя дополнительными элементами сравнения и второй парой масшабных элементов. Замкнутая система регулирования составляющих вектора тока статора позволяет обеспечить высокую точность определения таких координат АД, как скорость вращения и составляющие вектора потоко- сценления ротора за счет отсутствия блоков перемножения и масштабных элементов с коэффициентом передачи, зависящим от активного сопротивления ротора. 2 ил. SS (Л tsD 4 О5 СдЭ SI