Электропривод переменного тока Советский патент 1988 года по МПК H02P7/42 

S 13

4 N5 СО ГО vl

Is3

pa 11. Выходы блоков 17, 18 соединены с вторыми входами сумматоров 19,20, третьи входы которых подключены к выходам блоков 16, 15 соответственно. Первые входы блоков 15,16 подключены К выходу регулятора 11 . Управление п реобразователем частоты 3 асинхрон- rioro двигателя осуществляется блоком 5j преобразования координат, входы ко- тЬрого связаны соответственно с выхо- регуляторов 7, 8;активной и реактивной составляющих вектора тока статора двигателя, сумматора 23 и датчиков тока 2 в цепи статора. В электроприводе производится коррекция задающих управляющих воздействий внутренних контуров регулирования. В каждом канале обеспечивается ввод фиксирующего воздействия в каждый канал формирования управляющего воздействия. 1 ил.

Изобретение относится к электрог технике и может быть использовано в горнорудной, металлургической промышленности и на транспорте. Целью изобретение является повышение надежности и упрощение электропривода переменного тока. С этой целью электропривод переменного тока снабжен сумматором 23 частот и блоками 17, 18 дифференцирования. Входы, сумматора 23 соединены с выходами регулятора 11 частоты вращения и датчика 14 частоты вращения ротора асинхронного двигателя 1. Вход блока 18 объединен с входами сумматора 20, блока 15 произ- g ведения и подключен к выходу блока 21 формирования задания магнитного потока. Вход блока 17 объединен с вхо-1 дами сумматора 19, блока 16 произве- дения и подключен к выходу регулято-

; Изобретение относится к электро- ехнике и может быть использовано в Электроприводах с асинхронным элект- родвигателем, запитанным от управляемого преобразователя частоты, выполненного на управляемых силовых полупроводниковых приборах, применительно к механизмам с высокодинамической нагрузкой и повышенными требованиями к показателям надежности и качества формирования переходных процессов и установившихся режимов, свойственны горнорудной, металлургической и другим отраслям промышленности, а также на транспорте и т.д.

Цель изобретения - повьш1ение надежности и упрощение электропривода Переменного тока.

На .чертеже представлена функциональная схема электропривода перемен його тока.

Электропривод переменного тока со- Йержит асинхронный электродвигатель 1, подключенный вьшодами обмоток ста- topa через датчик 2 фазных токов к йыходу .управляемого преобразователя 3 частоты, управляющий.вход которого через первый преобразователь 4 числа фа (из двух в три) связан с управляющим выходом блока преобразования коорди- Яат (ВПК) 5, информационный вход ко- торого через второй блок 6 преобразования числа фаз (из трех в две) связан с выходами датчика 2 фазных то- Ков, ВПК 5 управляющими входами связан с выходами соответствующих регуляторов 7 и 8 активной и реактивной составляющих вектора тока статора.

«

5

0

5

0

5

на входах которых установлены первый и второй элементы 9 и 10 сравнения (компараторы), информационные входы которых соединены с соответствующими выходами ВПК 5, образующими отрицательные обратные связи по активной и реактивной составляющим вектора тока статора, регулятор 11 частоты вращения асинхронного электродвигателя, на входе которого установлен третий элемент 12 сравнения, задающий и информационный входы которого соответст- венно связаны с выходами задатчика 13 и датчика 14 частоты вращения вала ротора асинхронного электродвигателя, два блока 15 и 16 произведения одними входами соединенные между собой, два блока 17 и 18 дифференцирования, два с умматора 19 и 20, первый из которых имеет два входа, а второй - три входа. Каждый сумматор 19 и 20 одним из своих входов соединен с выходами первого и второго блоков 15 и Л 6 произведения соответственно, а также блок 21 формирования заданного . магнитного потока с соответствующим задатч иком 22 на входе, сумматор 23 частот с двумя входами, первый сумматор 19 снабжен третьим входом, второй вход которого непосредственно, а третий его вход через блок 17 дифференцирования связаны с выходом регулятора 11 частоты вращения, второй вход второго сумматора 20 непосредственно, а третий его вход через блок 18 диф- :ференцирования связаны с выходом блока 21 формирования заданного магнит- ного потока, сумматор 23 частот одним входом соединен с выходом датчика 14 частоты вращения, другим своим входом соединен с опорным входом блока 5 преобразования координат, первый и второй блоки 15 и 16 произведения одними входами соединены с вьгхо- дом регулятора частоты вращения, а другими входами соединены с выходом

1429272

рой производится датчиком 14, а магнитного потока - по измеренному току холостого хода. Кроме того, он может быть измерен датчиками Холла или сенсорными обмотками, а также идентифицирован путем пересчета других параметров режима с допустимой точностью. Измерение мгновенных значений токов в блока 21 формирована заданного маг- 10 обмотках статора производится датчи- нитного потока и регулятора П часто- ком 2 фазных токов, пересчет которых ты вращения соответственно. Вьгеоды первого и второго блоков 17 и 18 диф7 ференцирования соединены с третьими входами первого и второго сумматоров 15 19 и 20 соответственно. Блок перекрестных связей (БПС) 24 включает в себя блоки 15 и 16 произведения, блоки 17 и 18 дифференцирования, а также

из трехфазной системы в ортогональную производится блоком 6, после чего они подаются на информационный вход блока 5, с управляющих вькодов которого ; двухфазные ортогональные сигналы после преобразования блоком 4 в эквивалентную трехфазную систему подаются на управляющий вход преобразователя 3

прямого и обратного преобразования координат. С информационных выходов блока преобразования координат 5 сигналы, образующие обратные связи по

сумматоры 19 и 20. Блок 25, образую- 20 частоты. Блок 5 реализует алгоритм пщй ядро Wg структуры регулятора Wg, включает в себя, кроме БПС 24, регуляторы 7 и 8 с элементами 9 и 10 сравнения на входах соответственно.

Блок 26 включает в себя, кроме блока 25 активной и реактивной составляющим 25, ВПК 5, регулятор И частоты вра- вектора тока статора, поступают на щения, блок 21 формирования заданного информационные входы элементов 9 и магнитного потока, а также сумматор 10 сравнения, на управляющие входы ко- 23 частот, образуя тем. самым полную торых поступают сигналы, соответству- структуру регулятора, объединяющую 30 ющие заданным мгновенным значениям как внутренние, так и внешние контуры активной и реактивной составляющих век- регулирования. Блок 21 формирования тора тока статора, регуляторы 7 и 8 кото- заданного магнитного потока в зависи- рых отрабатывают рассогласование между мости от необходимой точности регули- управляющими и информационными воздей- рования (поддержания заданного значе- 35 ствиями внутренних контуров регулирования магнитного потока) может быть вы- ния таким образом,чтобы задания на уп-

полнен в виде пропорционального звена, нелинейного звена, имитирующего кривую намагничивания данной машины, а при высокой точности может быть ис- пользована обратная связь по магнитному потоку в зазоре машины или по- токосцепления ротора с обязательным условием оснащения машины датчика потока или блоком его вычисления.

Электропривод переменного тока функционирует следующим образом.

После подачи напряжения на силовой вход преобразователя 3 частоты, при наличии необходимого управляющего напряжения на выходе задатчика 22, уровень которого настроен в соответ

ствии с желаемой величиной рабочего чие этих перекрестных связей от из- магнитного потока (потокосцепления), вестных решений состоит в том, что регулируют величину управляющего нап- 55 они подаются на задаюВше входы эле- ряжения с выхода зада.тчика 13 частоты вращения ротора, уровень которого наментов 9 и 10, а не на выходы регуляторов 7 и 8 активной и реактивной составляющих тока статора, т.е. про изводится коррекция задающих управля

страивается на желаемую величину частоты вращения ротора, контроль которой производится датчиком 14, а магнитного потока - по измеренному току холостого хода. Кроме того, он может быть измерен датчиками Холла или сенсорными обмотками, а также идентифицирован путем пересчета других параметров режима с допустимой точностью. Измерение мгновенных значений токов в обмотках статора производится датчи- ком 2 фазных токов, пересчет которых

из трехфазной системы в ортогональную производится блоком 6, после чего они подаются на информационный вход блока 5, с управляющих вькодов которого ; двухфазные ортогональные сигналы после преобразования блоком 4 в эквивалентную трехфазную систему подаются на управляющий вход преобразователя 3

прямого и обратного преобразования координат. С информационных выходов блока преобразования координат 5 сигналы, образующие обратные связи по

частоты. Блок 5 реализует алгоритм

равляющих входах внешних контуров по частоте вращения и магнитному потоку были Выполнены во всех режимах.

Между внешними контурами регулирования частоты вращения и магнитного потока расположен блок 24 перекрестных связей для обеспечения автономности (развязки) каналов управления

активны№1 и реактивными составляющими векторов переменных режима при достижении вполне определенных значений коэффициентов усиления внутренних и внешних замкнутых контуров системы.

ассмотрим роль перекрестных связей,, образованных блоком 24, в системе электропривода. Принципиальное отличие этих перекрестных связей от из- вестных решений состоит в том, что они подаются на задаюВше входы эле-

ментов 9 и 10, а не на выходы регуляторов 7 и 8 активной и реактивной составляющих тока статора, т.е. производится коррекция задающих управляющих воздействий внутренних контуров регулирования, а не сформированных по отклонению управляющих воздействий, как это делается в известном устройстве. При этом вводятся форсирующие воздействия в каждом из каналов формирования управляющих воздействий по активной и реактивной составляющим

тока статора, что повьппает быстродей- ю образователь числа фаз, подключенный

ствие системы. Кроме того, управляющие воздействия каждого из каналов управления после умножения на задание абсолютного скольжения подаются в виде дополнительных корректирующих воздействий на противоположные входы регуляторов составляющих тока статора, что является эквивалентным введению комбинированного воздействия по возмущению на валу. Роль перекрестных связей в данной структуре сводится к функциональному назначению - обеспечить автономность каналов уп- равления при меньщих коэффициентах усиления, а также обеспечить возможность пересчета задания по трудноизмеряемой переменной режима в управляющее воздействие по легко измеряемой переменной режима, прежде всего, тока статора, т.е. производить операцию, аналогичную идентификации параметров режима, для которых сформулирован закон управления, но не поддающихся не- посред твенному измерению. При отсутствии БПС 24 автономность каналов тоже достигается, но при больших коэф- фициентах усиления, в результате чего система становится более жесткой в переходных режимах, но устойчивости не теряет.

Для данной системы свойственно оставаться устойчивой и без перекрестных связей, в отличие от известных систем, использующих принцип ориентации по вектору какой-либо переменной режима, в частности потокосцепления ротора, которые являются неустойчивыми без перекрестных связей.

Таким образом, организация новых перекрестных связей на управляющих входах регуляторов активной и реактивной составляющих тока статора обеспечивает в сравнении с известным решением повышение надежности электропривода и его упрощение.

Формула изобретения

Электропривод переменного, тока, содержащий асинхронный электродвига-

тель, подключенный выводами обмоток статора через датчик фазных токов к выходу управляемого преобразователя частоты, блок преобразования, коорди- нат, выполненный с двумя информационными, двумя управляющими и опорными входами, с двумя управляющими и двумя информационными выходами, первый превходами к управляющим выходам блока преобразования координат, а выходами - к управляющим входам управляемого преобразователя частоты, второй

реобразователь числа фаз, подключенный входами к выходам датчика фазных токов,. а выходами - к информационным входам блока преобразования координат, регуляторы активной и реактивной составляющих вектора тока статора, на входах которых установлены соответственно первьгй и второй элементы сравнения, подключенные информационными входами к соответствующим информационным выходам блока преобразования координат, управляющие входы которого подключены соответственно к выходам регуляторов активной и реактивной составляющих вектора тока статора, регулятор частоты .вращения, на входе которого установлен третий элемент сравнения, задающий и информационный входы которого соединены соответственно с выходами задатчика и датчика частоты вращения ротора асинхронного . электродвигателя, два блока произведения , первыми В54одами соединенные между собой, двухвходовый и трехвхо- довый сумматоры, каждый сумматор первьм входом соединен с выходом соот- ветствующего блока произведения, блок формирования заданного магнитного потока, отличающийся тем, что, с целью повБшения надежности и

упрощения, в него введены сумматор частот с двумя входами и два блока дифференцирования, первый из указанных сумматоров снабжен третьим входом, второй его вход - непосредственно, а третий через один из блоков дифференцирования соединены с выходом - регулятора частоты вращения, второй вход трехвходового сумматора непосредственно, а третий его вход через

другой блок дифференцирования связаны с выходом блока формирования за данного магнитного потока, сумматор частот одним входом соединен с выходом д атчика частоты вращения, другим

входом - с выходом регулятора частоты вращения, а выход сумматора частот соединен с опорным входом блока преобразования координат, первый и второй блоки произведения одними входами соединены с выходом регулятора частоты вращения, а другими входами - с выходом блока формирования заданного магнитного потока и регулятора частоты вращения соответственно.