Электропривод Советский патент 1987 года по МПК H02P7/42 

H3o6pefeHHe относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутьм ротором.

Цель изобретения - снижение уровня шума и вибраций и повьшение точности регулирования частоть; вращения асинхронного электродвигателя,,

На фиг. 1 показана структурная схема электропривода, на фиг, 2 схема блока преобразования управляющих воздействий.

Электропривод содер}кит асинхронный электродвигатель 1 подключенный статорными обмотками к автономному инвертору 2 напряжения, датчик 3 токов статора асинхронного электродвигателя 15 выходы которого подключены к входам блока 4 линейного преобразователя токов статора, выходы которого соединены с первы1 ш входами блока 5 сравнения5 вторые входы которого подключены к выходам блока 6 задания, блок 7 вычисления линейных комбинаций токовых ошибок, входы которого подключены -к выходам блока 5 сравненияJ а выходы через блок 8 определения знаков токовых ошибок соединены с первыми входами формирователя 9 знаков управляющих воздействий, вторые входы которого через последовательно соединенные блок 10 определения знаков напряжений и блок 11 линейного преобразования компонен вектора эквивалентного напряжения соединены с выходами измерителя 12 вектора эквивалентного напряженияj блок 13 преобразования управляющих воздействий, первые входы которого подключены к выходам формирователя 9 знаков управляющих воздействий вто рые входы подключены к выходам из- смерителя 12 вектора эквиЕ;алентного напряжения, а выход1,1 блока 13 преобразования управляюкщх воздействий соединены с входами измерителя 12 вектора эквивалентного напряжения и с управляющими входами автономного инвертора 2 напряжения.

Блок 13 преобразования управляющих воздействий (фиг. 2) содержит два сумматора 14 -и 15, масштабньй усш1ите,тть 16, дешифратор 17, три релейных элемента 18-20, мультигшексор 21s RS-триггер 22, инвертор 23, д,ва логических элемента ЗИЛИ-НЕ 24 и 25j три логических элемента ЗИЛИ 26-28,,

0

0

5

четыре логических элемента НЕ 29-32, три логических элемента 21ШИ 33-35, восемь логическихэлементов 2И 36-43. Первые входы первого, второго и третьего логических элементов ЗИЛИ 2бг28 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами дешифратора 17 и образуют первые входы блока 13 преобразования управляющих воздействий, вход инвертора 23 и вход масштабного усилителя 16- образуют вторые входы блока 13 преобразования управляющих воздействий, выход

5 масштабного усилителя 16 соединен с первыми входами первого и второго сумматоров 14 и 15, второй вход первого сумматора 14 подключен к выходу инвертора 23, второй вход второго сумматора 15 объединен с входом инвертора .23 и входом первого релейного элемента 18, входы второго и /л-г третьего релейных элементов 19 и 20 соединены с выходами соответственно первого и второго сз мматоров 14 и 15, выходы первого, второго и третьего релейных элементов 18-20 соединены с информационньмй входами мультиплексора 21J выход которого подклю- чен к объединенньиу: первым входам первого и второго лог ического элементов 2И 36 и 37 5 вторьсе входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами RS-триггера 22,

5 входы R и S которого подключены к

выходам соответственно первого и. второго логических этсементов ЗИЛИ-НЕ 24 и 25, а адресные входы мультиплексора 21 соединены с выходами дешиф0 ратора 17, входы первого логического

элемента ЗШШ-НЕ 24 соединены с вы- . ходами четных разрядов дешифратора 17, входы второго логического элемента ЗИЛИ-НЕ 25 соединены с выходами

5 нечетных разрядов дешифратора 17, выход первого логического элемента 2И 36 соединен с вторыми входами первого, второго и третьего логических элементов ЗИЛИ 26-28 выход второго лозг ического элемента 2И 37 соединен с третьи Ш входами первого, второго и третьего логических элементов ЗШШ 26-28 и с первыми входами третьего, четвертого и пятого логических элементов 2И 38-40 непосредственно и через лервый логический элемент НЕ 29 - первыми входами шестого, седьмого и. восьмого логических элементов 2И 41-43, выход первого

0

0

5

,

логического элемента ЗИЛИ 26 подключен к второму входу шестого логического элемента 2И 41 и через второй логический элемент НЕ 30 - к втором входу третьего логического элемента 2И 38, выход второго логического элемента ЗИЛИ 27 подключен к втором входу седьмого логического элемента 2И 42 и через третий логический эле- мент НЕ 31 - к второму входу четвертого логического элемента 2И 39, выход третьего логического элемента ЗИЛИ подключен к второму входу восьмого логического элемента 2И 43 и через четвертый логический элемент НЕ 32 - к второму входу пятого логического элемента 2И 40, входы первого логического элемента 2ИЛИ 33 соединены с выходами шестого и третьего логического элементов 2И 41, 38, входы второго логического элемента 2ИЛИ 34 соединены с выходами седьмого и четвертого логических элементов 2И 42 и 39, входы третьего логического элемента 2ШШ 35 подключены к выходам восьмого и пятого логических элементов 2И 43 и 40, выход первого, второго и третьего логических элементов 2ИЛИ 33-35 образуют выходы блока 13 преобразования управляющих воздействий.

Асинхронный электропривод работае след ующим образом.

Датчик 3 токов статора вырабаты

вает сигналы 1д, ij;, пропорциональны фазным токам асинхронного двигателя 1. Эти сигналы поступают на входы блока линейного преобразования токов статора 4, который осуществляет преобразование сигналов iд, i из

системы координат A, В, координат ci

С в систему

по уравнениям

чН1 в |ч -{рс

1я -(lA+ic)

(1)

Выходные сигналы i, ia блока 4 линейного преобразования токов статора поступают на первые входы блока 3 сравнения, на вторые входы которого поступают сигн.алы рг ° блока: 6 задания.

Блок 5 сравнения формирует сигналы д1, л д по следующим уравнениям

U1,

dz

1,

об

(2)

Aip - ip

С выхода блока 5 сравнения сигналы uiji, u.ia поступают на входы блока 7 вычисления линейных комбинаций токовых ошибок, который формирует выходные сигналы S,j,., Sj, , , S,jjj, по следующим уравнениям

ю

20

(3)

0

G выхода блока / вычисления линей- яых комбинаций токовых ошибок сигналы S,i , Sjj, S,jj, , 8,ц., S-juj-nocTyna-- ют на входы блока 8 определения знаков токовых ошибок, который ет выходные сигналы Sigu , Sxgu

Sigu 8,„, Sigu

211

5

Sigu В lilt по уравненияк

Sigu S,,

Sigu S

I

+S,

-S

если

если

а

41

rp

0

Sigu S

21

+S,

-S.

если

если

Sar .

2Г

5

Sigu S

III

+S

0

O

0

если

если

Sar

Sn:

(4)

0

Sigu S, Sigu S

+S , если S... 0

-S , если S

0 ,

ill

0

5

Uif

Sigu S,,

+S , если S.ijj 0 -So , если S,jjj. 0 +S , если - S,jj 0

-S , если 0 где Sg - постоянная величина.

с выхода блока-8 определения знаков токовых ошибок сигналы Sigu S,j , S.iRu s Sigu Siii, Sigu , Sigu

tttt

Sigu , поступают на

первые входы формирователя 9 знаков управляющих воздействий, кото- рьй формирует управляющие воздействия и,, с табл. 1.

и

г

и В соответствии

На вторые входы формирователя 9 знаков управляющих воздействий с выходов блока 10 определения знаков напряжений поступают сигналы Sigu iA 1ъ Sigu U,ic ) которые формируются в соответствии с уравнениями

354380

поступают на входы измерителя 12 вектора эквивалентного напряжения с выходов автономного инвертора 2.

G выходов формирователя 9 знаков управляющих воздействий сигналы уп- ра дления U, , tJ, U, поступают на первые входы преобразователя 13 управляющих воздействий, на вторые

10 входы которого с выхода измерителя 13 вектора эквр-шалентного напряжения поступают сигналы Vi Up.

Преобразователь 13 управляющих воздействий формирует выходные сиг.15 налы управления U,, U, U, в соответствии с уравнениями

тт т ,

и, - J.J

с, + т,, с

и

1А

и;

IB

f , если О fjj J если О

+Uo 5 если О

и„, если U,g О

Sigu и

iC

+и , если и О

-и„ , если О

где и - постоянная величина.

На входы блока 10 определения знаков напряжений с выходов блока 11 линейного преобразования компонент вектора эквивалентно.уо напряжения поступают сигналы U.i. , которые формирует последний в соответствии с уравнения:;4и

20

и Т,-С, + Т,. С,

(7)

и; Т,-С + Т,-С,

где Т,, Т, Tj - вспомогательные ло- 25гические функции

т и, + С, +,с, т ;и,. + с, -ь Сг т и, + с, +

(8)

С - сигнс1лы принудительното перехода

р. Q

(9) Р- Q

АЛ

в

еАр

е

-ер

/1,

CIJC

-ср

где ед, едр, eg, eg, е, проекции направляющг гх орт фаз асинхронной машины на оси координат cij , На входы блока 11 линейного преобразования компонент вектора эквивалентного напряжения с выходов измерителя 12 вектора эквивалентного напряжения поступают сигналы , UA, пропорциональные значениям компонент вектора эквивалентного напряжения. Эти сигналы формируются к измерителе аектора 12 эквив;алентного напряжения путем фильтрации выходных сигналов управления U, U, Uj, которые

где Р, Q, Q т выходные сигналы муль- 40типлексора 21 и RtS .

триггера Z2 (фиг. 2),. Блок 13 преобразования управляющих воздействий работает следующим образом,

45 Сумматоры 14 и 15, масштабный уси литель 16 и инвертор 23 преобразуют , компоненты вектора зквивалентного напряжения U5, Uft в их линейные комбинации 81, S2, S3 в соответствии с 50 уравнениями

S. Up

55

S, -4з и - Up

S, и - Up J

(10)

Релейные элементы 18, 19, 20 преобразуют линейные комбинации St, S2,

S3 компонент U, Up вектора эквивалентного напряжения в их знаки SS1, SS2, SS3. Дешифратор 17 преобразует код, заданный входными переменными U( , U, U, в соответствии с уравнениями

L, и., L и,, и,, и.

,.U, (,j

Ц и, и,.и, LS и,. if,, и,

Lfe и,й,-и.

Зависимость состояний выходных переменных L,, ..., Lg от входных и,, Uj, показана в таблице переключений и дешифратора 17 (табл. 2).

Мультиплексор 21 реализует системы логических уравнений

F, SS1 SS2 SS3

F SS1 SS2 SS3

2

F, SSI

SS2 SS3 SSl SS2 SS3

7 SSI SS2 SS3

Fg SSI SS2 SS3

F,L, -I- F.L,,

, + F,L,

F,L, + FjL

F,L + F,L,

F.L.. + FyL

+ ,

M,- M -Mj M.My-Mg

(13)

Причем уравнения (12) являются вспомогательными и служат для определения сектора, в котором находится вектор . Выходная переменная Р мультиплексора 21 принимает значения логической единицы, если требуется переход к состоянию вестора управля

8

5

0

5

0

ЮЩИХ воздействия с одинаковыми знаками его компонент. Устройство запоми- нания направления вектора управляющих воздействий реализует уравнения (14) и выполнено на RS-триггера 22 и двух логических элементах ЗИЛИ-НЕ 24 и 25. Преобразователь кода, выполненный на логических элементах 2И 36 и 37, формирует сигналы С( и Cj принудительного перехода векторв управляющих воздействий к состояниям с положительными (сигнал С) и с отрицательными (сигнал С2) знаками компонент. При отсутствии команды принудитель- f,

ного перехода чигналы С, и Cj равны нулю. По команде принудительного перехода соответствующий сигнал (С, или Cj,) принимает значение, равное единице.

(14)

30

(12)

Логические элементы 2И 36 и 37 реализуют уравнения

С, р. Q

(15)

35

Са Р

0

5

0

g

Преобразование знаков управляющих воздействий U, , U,, U, в выходные сигналы управления U, U, U. осуществляются на логических элементах 26-43. Вспомогательные сигналь Т, , Т, Т, формируются с помощью логических элементов ЗИЛИ 26-28.

I .

Таким образом, введение блока 13

преобразования управляющих воздействий позволяет изменить алгоритм управления автономным инвертором напряжения так, что в результате снижают- ся мгновенные значения производственных ошибок вектора тока статора. Вследствие снижения производных уменьшается уровень шума и вибраций двигателя, повьшгается точность регулирования токов суатора, частоты вращения ротора без увеличения частоты коммутаций в автономном инверторе при одновременном повьш1ении степени

использования напряжения источника питания.

Формула изобретения

Электропривод, содержащий асинхронный электродвигатель, подключенный статорными обмотками к автономному инвертору напряжения, датчик токов статора асинхронного электродвигата- i ля, выходы которого подключены к входам блока линейного преобразования токов статора, выходы которого соединены с первыми входами блока сравнения, вторые входы которого подключены к выходам блока адання, блок вычисления линейных комбинаций Токовых ошибок, входы которого подключены к выходам блока сравнения, а выходы через блок определения зна . ков токовых ошибок соединены с первыми входами формирователя знаков управляющих воздействий, вторые входы которого через последовательна соединенные блок определения знаков напряжений и блок линейного преобразования компонент вектора эквивалентного напряжения соединены с выходами измерителя вектора эквивалентного напряжения с тремя входами, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня шума и вибраций и повышения точности регулирования час тоты вращения, введен блок преобразо -, вания управляющих воздействий, первые входы которого подключены к выходам формирователя знаков управляющих воздействий, выходы измерителя вектора эквивалентного напряжения соединены с вторыми входами блока преобразования управляющих воздействий, выходы которого соединены с входами измерителя вектора эквивалентного напряжения и с управляющими входами автономного инвертора нaпpя- жения, при этом блок преобразования управляющих воздействий содержит два сумматора, масштабный усилитель, дешифратор, три релейных элемента, мультиплексор, RS-триггер, инвертор, два логических элемента ЗЕТШ-НЕ, три логических элемента ЗКПИг, четыре логических элемента НЕ,- три логических элемента 2ИЛИ, восемь логических элементов 2И, первые вход,ы первого второго и третьего, логических элементов ЗИЛИ соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами

10

15

20

1354380

дешифратора и образуют первые входы блока преобразования управляющих воздействий, входы инвертора и масштабного усилителя образуют вторые входы блока преобразования управляющих воздействий, выход масштабного усилителя соединен с первыки входами первого и второго сумматоров, Ьторой вход первого суыматора подключен к выходу инвертора, второй вход второго сумматора объединен с входом инвертора и входом первого релейного элемента, входы второго и третьего релейных элементов соединены с выходами соот- . ветственно первого и второго сумматоров, выходы первог о, второго и третьего релейных элементов соединены с информационными входами мультиплексора, вькод которого подключен к объединенньм первым входам первого и второго логических элементов 2И,, вторые входы которых соединены соответственно с прямьхм и инверсным 25 выходами RS-триггера, входы R и S которого подключены к выходам соответственно первого и второго логических элементов ЗШШ-НЕ, адресные входы мультиплексора соединены с выходами дешиф1)атора, входы первого логического -элемента ЗИЛИ-НЕ соединены с выходами четных разрядов дешифратора р входы второ о логического элемента ЗИЛИ-НЕ соединены с выходами нечетных разрядов дешифратора, выход первого логического элемента 2И соединен с вторыми входами первого s J3Toporo и третьего логических элементов ЗШШ, выход второго логического элемента 2И соединен с третьими входами первого, второго и третьего логических элементов ЗИЛИ и с первьми входами третьего, четвертого и пятого логических элементов 2И непосредственно и через первый логический элемант НЕ - с первыми входами шестого, седьмого и восьмого логических элементов 2И, выход первого логи-ческого элемента ЗИЛИ подключен ,к второму входу шестого логического элемента 2И и через второй логический элемент НЕ - к второму входу третьего логического элемента 2И, выход второго логического элемента ЗИЛИ подключен к второму входу седьмого логического элемента

2И и через третий логический элемент НЕ - к второму входу четвертого логического элемента 2И, выход третье30

35

40

45

50

5S

11 . 13543.80 . 2

го логического элемента ЗИЛИ подклю-2ИЖ подключены к выходам седьмого

чен к второму входу восьмого логи-и четвертого логических элементов 2И,

ческого элемента 2И и через четвертыйвходы третьего логического элемента

логический элемент НЕ - к второму2ИЛИ подключены к выходам восьмого

входу пятого логического элемента 2И, и пятого логических элементов 2И,

входы первого логического элементавыходы первого, второго и третьего 2ИЛИ соединены с выходами шестого и третьего логических элементов 2И, входы второго логического элемента

логических элементов 2ИЛИ образуют выходы блока преобразования управляющих воздействий.

О

1 1 1

о

о

1 1 о о о 1

о о о о о 1

выходы первого, второго и третьего

логических элементов 2ИЛИ образуют выходы блока преобразования управляющих воздействий.

т а в л и ц а «t

Sigu g,t,

Slgu S,j,

Таблица 2

о о о 1

о о

о о 1 о о о

о 1 о о о о

1 о о о о о

У V

гтп .

li il- V-HI i-V

&/ffft 5fl,

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Целью изобретения является снижение уровня шзгма и вибраций и повышение точности регулирования частоты врасдения асинхронного электродвигателя.. За счет Езедения в состав электропривода блока преобразования управляющих воздействий изменяют алгоритм управления автономным инвертором кап- ряжения TaKi-iM образом, что в ре.-туль- тате снижаются мгновенные значения производных ошибок вектора тока, статора. Снюкение производных позволяет уменьшить уровень шума и вибраций электродвигателя, повысить точность регулирования .токов статора,, частоты вращения ротора без увеличения частоты коммутации в автономном инверторе при одновременном повьштении степени использования напряжения источника питания. 2 ило5 2 табл. S SS ОО СЛ 4 00 ОС о

Ufl

CocTasm extb С, Поздно/ков Редактор С, Патрушева Техред И.ВересКорректор М. Максимишинец

Заказ 5711/53 Тираж 659 Подписное ВННИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретенг-гй и открытий 113035j Москва, Ж-35,, Ра тпская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород;, ул. Проектная, 4