Частотно-регулируемый электропривод Советский патент 1988 года по МПК H02P7/42 

SiniH.COSV

со ел

со 00

О1

1

Изобретение относится к -электроехнике, а именно к частотно управля мым электроприводам, построенным на снове асинхронных двигателей и может ыть использовано в быстродействующих ледящих приводах, например антенн адиолокационных станций.

Целью изобретения является улучение динамических показателей тропривода за счет увеличения быстро- ействия и повышения точности регули ования момента,

На фиг. 1 представлена функциональ ная схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг, 2 - схема . блока компенсации; на фиг. 3 - схема блока вычисления момента; на фиг. 4 векторная диаграмма асинхронного двигателя.

Чacтoтнo)eгyлиpye фш электропри™ вод содержит асинхронньш двигатель 1 (фиг. 1), подключенньш через блок 2 датчиков фазньгх токов к выходам пре™ образователя 3 частоты, датчик 4 по- токосцепления, датчик 5 частоты вра щения, связанные с асинхронным двига - телем 1, регулятор 6 частоты враще ния, вход которого соединен с выхо дом датчика 5 частоты вращения, а выхрд с первым входом регулятора 7 момента, регулятор 8 потокосцепле- ния, блок 9 вычисления составляющих тока статора, подключенный входами к выходам блока 2 датчиков фазных токов, блок 10 вычисления составляющих потокосцепления, соединенный входами с выходами датчика 4 потокосцепления и с выходами блока 9 вычисления сос тавляющих тока статора, векторный анализатор 1I, подключенньш входами к выходам блока 10 вычисления составляющих потокосцепления, блок 12 компенсации, соединенный входом с выходом датчика 5 частоты вращения, последовательно соединенные преобра- зователь 13 координат, первый блок 14 фазных сумматоров и блок 15 регуляторов фазных токов, при этом выход модуля потокосцепления векторного анализатора 11 подключен к входу регулятора 8 потокосцепления, а выходы опорных функций векторного анализатора 11 подключены к соответствующим опорным входам преобразователя 13 ко- ординат,

В частотно-ре гул ируег-1ый электропривод введены блок 10 вычисления момента и второй блок 7 фазных сум-

1365335

маторов, а блок

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

жен двумя допол ными входами, п ключен к выходам фазных сумматор ходам блока 10 ющих потокосцепл ды блока 12 ком соответствующим 17 фазных сумма входами с выход торов фазных то управляющими вх 3 частоты Вход момента подключ 9 вычисления со тора и блока 10 ющих потокосцеп 16 вычисления м гим входом регу выход которого подключены к со ляющим входам п ординат. ,

Блок 12 комп двумя умножител двумя масштабны 21, двумя инвер 22 и 23, двумя тремя узлами 26 ошибки, каждый пропорционально ном 29, релейны ляемым коммутат ния, инвертирую сумматором 33. телей 18 и 19 о и образуют осно компенсации, вт лей 18 и 19 обр тельный многофа компенсации. Вы ля 18 через пер тель 20, а выхо 19 через второй 21 подключены к матора 24, Выхо усилителя 20 че ющий усилитель масштабного уси венно соединены сумматора 25. В теля 19 через в усилитель 23 по ду первого узла ошибки. Выходы соединены с пер ственно второго

маторов, а блок

5

0

5

0

5

0

5

0

5

12 компенсации снабжен двумя дополнительными многофазными входами, первый из которых под-i ключен к выходам первого блока 14 фазных сумматоров, а второй - к выходам блока 10 вычисления составляющих потокосцепления., при этом выходы блока 12 компенсации подключены к соответствующим входам второго блока 17 фазных сумматоров, соединенного входами с выходами блока 15 регуляторов фазных токов, а выходами - с управляющими входами преобразователя 3 частоты Входы блока 16 вычисления момента подключены к выходам блока 9 вычисления составляющих тока статора и блока 10 вычисления составляющих потокосцепления, а выход блока 16 вычисления момента соединен с другим входом регулятора 7 момента, выход которого и выход регулятора 8 подключены к соответствующим управляющим входам преобразователя 13 координат. ,

Блок 12 компенсации выполнен с двумя умножителями 18 и 19 (фиг. 2), двумя масштабными усилитепями 20 и 21, двумя инвертирующими усилителями 22 и 23, двумя сумматорами 24 и 25 и тремя узлами 26-28 выделения знака ошибки, каждый из которых снабжен пропорционально-дифференцирующим зв е- ном 29, релейным элементом 30, управляемым коммутатором 31 на два положения, инвертирующим усилителем 32 и сумматором 33. Первые входы умножителей 18 и 19 объединены между сойой и образуют основной вход блока 12 компенсации, вторые входы умножителей 18 и 19 образуют первый дополнительный многофазный вход блока 12 компенсации. Выход первого умножителя 18 через первый масштабный усилитель 20, а выход второго умножителя 19 через второй масштабный усилитель 21 подключены к входам первого сумматора 24, Выход первого масштабного усилителя 20 через первьш инвертирующий усилитель 22, а выход второго масштабного усилителя 21 непосредственно соединены со входами второго сумматора 25. Выход второго умножителя 19 через второй инвертирующий усилитель 23 подключен к первому входу первого узла 26 -вьщеления знака ошибки. Выходы сумматоров 24 и 25 соединены с первыми входами соответственно второго и третьего узлов 27

31

и 28 выделения знака ошибки. Второй дополнительный многофазный вход блока 12 компенсации соединен со вторыми входами узлов 26-28 выделения зна ка ошибки, в каждом из которых к второму входу подключена цепочка из последовательно соединенных пропорционально-дифференцирующего звена 29 и релейного элемента 30, выходом соеди ненного с управляющим входом коммутатора 31, средний вывод которого образует первый вход узла 26-28 вьще- .ления знака ошибки, а переключающие вьшоды коммутатора 31 через инвертор 32 и непосредственно подключены к входам сумматора 33, выход которого образует соответствующий выход блока 12 компенсации.

Блок 16 вычисления момента содер- жит умножители 34 и 35 (фиг. 3), инвертирующий усилитель 36 и сумматор 37. Первые и вторые входы умножителей 34 и 35 образуют соответствующие входы блока 16 вычисления момента. Выход умножителя 34 непосредственно, а выход умножителя 35 через инвертирующий усилитель 36 подключены к входам сумматора 37, выход которого образует выход блока 16 вычисления мо- мента.

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод работает следующим образом.

Сигнал задания частоты вращения

поступает на вход регулятора 6 частоты вращения, на другой вход которого поступает сигнал обратной связи с выхода датчика 5 частоты вращения. Сигнал с выхода регулятора 6 частоты вращения, являющийся заданием момента Mj, поступает на первый вход регулятора 7 момента, на второй вход которого поступает сигнал обратной связи с выхода блока 16 вычисления момента, в котором вычисление момента осуществляется по выражению

2

М

з

5 ft

V

Г(5

.),

где РГ - число пар полюсов;

Kj, - коэффициент. Составляющие V,

V .. потокосцеп-

гвС г ления ротора вычисляются в блоке 10

по значениям потокосдегшений от потока воздушного зазора, измеренных с помощью датчика 4 потокосцепления, вьшолненного, например, на элементах Холла по соотношениям

J

Кг

Ji к.

А „

- L

So

6г SP

1„- So/ SP

ц , Удд выходные сигналы датчика 4 потокосцепления; значения составлякицих тока статора в координатных осях, вычисляемые в блоке 9 по выражениям

Sof

1,

5

ig - ijy

использованием выходных сигналов

6

i блока 2 датчиков фазных

токов.

С выхода регулятора

7 момента выходной сигнал 1 поступает на соответствующий управляющий вж)д координатного преобразователя 13, на второй управляющий вход которого поступает сигнал с выхода регулятора 8 по- токосцепления.

В векторном .анализаторе 11 определяется модуль потокосцеппения ротора

v.

.,.f

IV

r/j

ный обя

6 косвя6нийрой ратлемо.

40

45

,

35

и опорные гармонические функции по соотношениям

sint V./IV,J; COS v 4 r rf/l% f,(l).

Модуль потокосцепления 1 у f в качестве сигнала обратной связи поступает на вход регулятора .a опорные гармонические функции sin 1 , cos v подаются на опорные входы преобразователя 13 координат.

В преобразователе 13 координат осуществляется переход из вращающихся координатных осей 1 и 2 к непод - вижным с/ , /i, а затем к трехфазным координатным осям А, В, С.

Сигналы задания фазных токов ста-

тора 1

i с выходов преоб-

1 ,«

Л 6 разователя 10 координат поступают на

входы блока 14 сумматоров, на другие входы которого поступают сигналы 1

ij , ij. с выходов блока 2 датчиков

-А

55 фазных токов. Выходные сигналы , , Eg, J. блока 14, являющиеся сигналами ошибки, поступают на входы блока 15 регуляторов фазных токов и на вход блока 12 компенсации, на другие

входы которого поступают сигналы . с выхода блока 10 и ы с вы хода датчика 5 частоты вращения. Исходя из векторной диаграммы асинхронного двигателя (фиг, 4), про екции обобщенного вектора ЭДС враще- ния Е( на неподвижные оси координат d, /5 равны

sinv;

t К г I V, I COS If .

(2)

С учетом (1) выражение (2) запи сывается в виде

S, CE,; SB f Eg + С Eg;

ScV EC + С Ё,

где С - константа.

На выходах блока 17 дополнитель 10 ных сумматоров формируются сигналы

тт т + и Ул д kA

TI 1 + TI 6, 6 k8

15

TT 1 + IT c с ч.с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода антенн радиолокационных станций. Целью изобретения является улучшение динамических показателей электропривода за счет увеличения быстродействия и повьшения точности регулирования момента. Указанная цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод блока 16 вычисления момента и второго блока 17 фазных сумматоров. Благодаря этому можно осуществить компенсацию амплитудных и фазных ошибок замкнутых контуров регулирования фазных токов за счет применения скользящих режимов и выбора плоскости переключения в функции вьщ1еуказанных ошибок и их производных. I з.п. ф-лы, 4 ил. Q

- -WKV Vr fb 1

fi

ЫК„ V

Ч ,л .

(3)

Сигналы компенсации ЭДС вращения имеют вид

K.,

EuiB к

Л-ПЦ

и

kc

we

пч

где Е

ыл

шв

ЕСОСк

пч

составляющие ЭДС, преобразованные из осей of ,. /J к фазщдм координа- там А, В, С} коэффициент пере- дачи преобразовав теля частоты.

Указанные сигналы компенсации формируются с помощью блока 12 и подают- ся на первые входы узлов вьще- ления знака ошибки, на вторые входы которых подаются сигналы ошибки Е, Е„, Ер с выходов блока 14 сумматоров. В основу работы узлов 26-28 выделения знака ошибки заложен следующий алгоритм:

и

W k A

КА

sign

UKB i gnS6; U« siS Sc

КС

где 8д, Sg, S - поверхности переключения, которые определяются следу ющими выражениями:

где 1

i

Л

т «

В

т

с

выходные сигна

лы блока 15 регуляторов фазных токов,

0 По сигналам U, , U ,,(. осуществляется управление преобразователем 3 частоты.

Таким образом, введение в частотно-регулируемый электропривод блока

5 16 вычисления момента и использование его выходного сигнала в контуре обратной связи по моменту, а также блока 17 сумматоров, на входы которых поступают компенсирующие сигналы

0 по ЭДС вращения асинхронного двигателя с блока 12 компенсации, позволяет осуществить компенсацию амплитудных и фазовых ошибок замкнутых контуров регулирования фазных токов за

g счет применения скользящих режимов и выбора плоскости переключения в функции вышеуказанных ошибок и их производных, благодаря чему в сравнении с известным решением обеспечива0 ются более высокие динамические показатели за счет увеличения быстродействия и повышения точности регулирования момента.

5Формулаиз обретения

к 10

15

20

3653358

g узла выделения знака ошибки, а переключающие выводы коммутатора через инвертор и непосредственно получены . к.входам сумматора, выход которого образует соответствующий выход блока

.... компенсации.

oU

25

30

35

40

л.в.с

- J4 I

1

м I

ф1/г.З

|

Фиг.