Частотнорегулируемый электропривод Советский патент 1987 года по МПК H02P7/42 

112

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано для построения систем управления асинхронными электроприводами с вентильными преобразователями частоты.

Цель изобрете11ия - повышение быстродействия и надежности за счет по- вьшения помехозащищенности и точности отработки управляющих сигналов в динамике,

На чертеже представлена блок-схема частотно-регулируемого электропривода.

Частотно-регулируемый электропривод содержит асинхронный двигатель 1, подключенный через инвертор 2 к управляемому выпрямителю 3, соединенному с регулятором 4 тока. Задающий вход регулятора 4 тока соединен через функциональный преобразователь 5 сигнала задания момента в сигнал задания модуля вектора тока статора с выходом регулятора 6 скорости. Вход обратной связи регулятора 6 скорости соединен с датчиком 7 частоты вращения, а выход регулятора скорости - с входом функционального преобразователя 8 сигнала задания момента в сигнал задания угла между вектором тока статора и потокосцепления ротора. Вход обратной связи регулятора 4 тока подключен к датчику 9 тока. Электропривод содержит также систему 10 управления инвертором 2, сумматор 11

выход которого подключен к системе

10управления. Первый вход сумматора

11соединен с датчиком 7 частоты вращения .

I

В электропривод введены датчик 12 фазового угла, регулятор 13 угла, функциональный преобразователь 14 фазового угла между током и напряжением статора асинхронного двигателя 1 в угол между векторами тока статора и потокосцепления ротора, функциональный преобразователь 15 сигнала задания момента в сигнал задания скольжения. Выход регулятора 13 угла соединен с вторым входом сумматора 11, а задающий вход регулятора I3 угла - с функциональным преобразователем 8. Вход обратной связи регулятора 13 угла соединен через функциональный преобразователь 14 с датчи- ком 12 фазового угла. Третий вход сумматора 11 связан через функциональный преобразователь 15 с выходом регулятора скорости.

5

0

0

5

0

35

о CQ ее

562

Регулятор угла реализует пропорциональную функцию и может быть, например, синтезирован методом модального управления на основе разделения движений в асинхронном электроприводе и линеаризации уравнений для электромагнитных процессов.

Датчик фазового угла осуществляет преобразование многофазной системы токов и напряжений в векторные величины и измерения угла между векторами поля и напряжения.

Электропривод работает следующим образом.

На вход регулятора 6 скорости поступают два сигнала - сигнал задания частоты вращения и обратной связи по частоте вращения с датчика 7 частоты вращения. Выходной сигнал регулятора скорости пропорционален заданному значению частоты скольжения ротора AuJ- Этот сигнал поступает на входы трех функциональных преобразователей. Первый функциональный преобразователь 5 формирует сигнал задания контура регулирования тока, который поступает на вход регулятора 4 тока. Сигнал обратной связи по току посту- пает с датчика 9 тока и подается на . вход обратной связи регулятора тока, .выходной сигнал которого управляет вьтрямителем 3. Сигнал с выхода регулятора 6 скорости задает опорное значение абсолютного скольжения в функции требуемого момента электропривода посредством второго функционального преобразователя. После суммирования сигнала скольжения аи) с сигналом обратной связи по частоте вращения, поступающим с датчика 7 частоты вращения, результирующий сигнал определяет частоту инвертора и поступает в систему 10 управления инвентором. Настройка функциональных преобразователей 5 и 15 определяется выбранным законом частотного управления , I

Для повышения быстродействия в динамических режимах в системе дополнительно вырабатывается сигнал коррекции скольжения лиЗ , ускоряющий перевод вектора тока статора в новое положение, соответствующее требуемому значению электромагнитного момента асинхронной машины. Корректирующий сигнал uuJ поступает на третий вход сумматора II, где складывается с сигналом опорного сколь312

жения дч) . При этом опорное скольжение диЗ характериз ует значение скольжения в установившемся режиме с заданным моментом, а корректируто- щий сигнал скольжения учитывает электромагнитную инерцию асинхронной машины и обеспечивает необходимую форсировку по частоте.

Сигнал коррекции скольжения вырабатывается регулятором 13 угла между вектором тока статора i и потоко- сцеплением ротора в функции рассогласования заданного значения и действительного значений угла в . Информацию об угле в можно получить, используя датчик фазового угла. Связь сигнала, -характеризующего угол©, с ;измеренным фазовым углом f осущест- (вляется с помощью четвертого функционального преобразователя 14. Сиг- нал, пропорциональный углу б, поступает на вход обратной связи регулятора 13 угла. Сигнал задания по углу. 6 поступает с регулятора 6 скорости

через функциональный преобразователь

.-

8, { соторый реализует зависимость угла в от электромагнитного момента машины, соответствующую выбранному закону частотного управления.

Так как датчик 12 фазового угла позволяет получить информацию о те кущих мгновенных значениях угла ч в реальном темпе протекания электро,магнитных переходных процессов, система регулирования угла 9 , включаю- щая регулятор угла 9 , датчик фазового угла и функциональный преобразователь 8, при соответствующей настройке регулятора обеспечивает повышенное быстродействие и высокую динамическую точность регулирования аргумента вектора тока статора - угла 9 , а следовательно, и момента двигателя. Причем это достигается без применения дифференцирующих звеньев, что существенно повышает помехазащи- щенность системы.

Кроме того, система регулирования угла б обеспечивает повьш1енную точ- ность регулирования момента и потоко сцепления в установившемся режиме, что позволяет снизить требования к точности измерения частоты вращения.

Таким образом, применение в пред- лагаемом электроприводе датчика фазового угла, регулятора угла и функциональных преобразователей повышает

2921

5

JO 5ь 20 .

25

40

35

-

5

564

его динамическую точность и помеха- защищенность.

Форм у л а изобретения

Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный через инвертор к управляемому выпрямителю, соединенному с регулятором тока, задающий вход которого соединен через функциональный преобразователь сигнала задания момента в сигнал задания модуля вектора тока статора с выходом регулятора скорости, вход обратной связи которого соединен с датчиком частоты вращения, а выход - с входом функционального преобразователя сигнала задания момента в сигнал задания угла между векторами тока статора и потокосцепления ротора, вход обратной связи регулятора тока подключен к датчику тока, систему управления инвертором, связанную с выходом сумматора, первый вход которой соединен с датчиком частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия и надежности за счет повьшения помехозащищенности и точности отработки управляющих сигналов в динамике, введены датчик фазового угла, регулятор угла, функциональный преобразователь фазового угла между током и напряжением статора асинхронного двигателя в угол между векторами тока статора и потокосцепления ротора, функциональный преобразователь сигнала задания момента в сигнал задания скольжения, причем второй вход сумматора соединен с выходом регулятора угла, задающий вход которого соединен с функциональным преобразователем сигнала задания момента в сигнал задания угла между векторами тока статора и потокосцепления ротора, вход обратной связи регулятора угла соединен через функциональный преобразователь фазового угла между током и напряжением статора асинхронного двигателя в угол между векторами тока статора и потокосцепления ротора с датчиком фазового угла, а третий вход сумматора через функциональный преобразователь сигнала задания момента в сигнал задания скольжения подключен к выходу регулятора скорости.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем управления асинхронными электроприводами. Система управления 10 позволяет повысить помехозащищенность и точность регулирования за счет измерения угла между вектором тока статора и пото- косцепления ротора. Это достигается за счет дополнительного введения в частотно-регулируемый электропривод датчика фазового угла 12, двух функциональных преобразователей 14, 15 и регулятора угла 13. Дополнительно вырабатывается сигнал коррекции скольжения ди) , ускоряющий перевод вектора тока статора в новое положение, соответствующее требуемому значению электромагнитного момента асинхронной машины. 1 ил. (О (Л 1чЭ со го ел оэ