Электропривод Советский патент 1990 года по МПК H02P7/42 

СЛ

ел

1чЭ

00 СлЭ

со

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым электроприводам, построенным на базе асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, и может быть использовано в системах общепромышленного назначения. Целью изобретения является повышения точности регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя. В электропривод с асинхронным электродвигателем 1, автономным инвертором напряжения 2, датчиком 3 токов статора введены блок 8 восстановления токов статора, блок 9 восстановления ЭДС ротора и датчик 10 напряжений статора, выходы которого подключены к пофазно объединенным соответствующим входам блоков 8 и 9. Другие входы блока 9 подключены к выходам датчика 3 токов статора, а выходы - к соответствующим входам блока 8, соединенного выходами с входами блока сравнения. Это позволяет исключить из контура регулирования тока статора помехи в выходных сигналах датчика 3 токов статора, благодаря чему повышается точность регулирования токов статора и частоты вращения ротора. 5 ил.

Фиг

о

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым электроприводам, построенным на базе асинхронных электродвигателей с корот незамкнутым ротором, и может быть использовано в системах общепромыш- ленного назначения.

Цель изобретения - повышение точности регулирования токов статора и частоты вращения асинхронного электродвигателя .

На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода; на фиг. 2 - схема блока вычисления линей ных комбинаций токовых ошибок; на фиг. 3 - схема блока определения знаков токовых ошибок; на фиг, 4 - схема блока восстановления токов статора; на Лиг. 5 - схема блока восста- новления ЭДГ ротора.

Электропривод содержит асинхронный электродвигатель 1 (Лиг. 1), подключенный обмотками статора к соответствующим выходам автономного ин- вертора 2 напряжения через датчик 3 токов статора, блок 4 сравнения с двумя парами входов и двумя выходами блок 5 задания, выходы которого подключены к первой паре входов блока 4 сравнения, блок 6 определения знаков токовых ошибок и блок 7 вычисления линейных комбинаций токовых ошибок, два входа которого подключены к соответствующим выходам блока 4 ера- внения, а выходы подключены к соответствующим входам блока 6 определения знаков токовых ошибок, соединенного выходами с соответствующими управляющими входами автономного ин- вертора 2 напряжения. В электропривод введены блок 8 восстановления токов статора, блок 9 восстановления ЭДС ротора и датчик 10 напряжений статора.

Блок 7 вычисления линейных комбинаций токовых ошибок (фиг. 2) выполнен с двумя масштабными элементами 11 и 12 и сумматором 13, подключенным к их выходам. Блок 6 определе ния знаков токовых ошибок выполнен с тремя релейными элементами 14-16 (фиг. 3).

Блок 8 восстановления токов статора (фиг. 4) вьгполнен с двумя сум- маторами 17 и 18, тремя парами масштабных элементов 19-24 и двумя интеграторами 25 и 26, выходы которых образуют выходы названного блока и

подключены соответственно к входам масштабных элементов 19 и 20 (первой пары), соединенных выходами с первыми входами сумматоров 17 и 18. Вторые входы сумматоров 17 и 18 подключены соответственно к выходам масштабных элементов 21 и 22 (второй пары). Третьи входы сумматоров 17 и 18 подключены соответственно к выходам масштабных элементов 23 и 24 (третьей пары), выходы сумматоров 17 и 18 подключены к входам соответствующих интеграторов 25 и 26, а входы масштабных элементов 21-24 второй и третьей пар образуют соответственно первую и вторую пары входов блока 8 восстановления токов статора.

Елок 9 восстановления ЭДС ротора (фиг. 5) рыполнен с двумя парами сумматоров 27-30, тремя парами масштабных элементов 31-36, двумя интеграторами 37 и 38 и двумя релейными элементами 39 и 40, выходы которых образуют выходы б пока 9 и подключены соответственно к входам масштабны элементов 31 и 32 (первой пары) соединенных выходами с первыми входами сумматоров 27 и 28 соответственно. Вторые входи сумматоров 27 и 28 подключены соответственно к выходам масштабных элементов 33 и 34 (второй пары). Третьи входы сумматоров 27 и 28 подключены к входам соответствующих интеграторов 37 и 38. Выходы интеграторов 37 и 38 соединены соответственно с входами масштабных элементов 33 и 34 второй пары и с первыми входами сумматоров 29 и 30, выходы которых подключены к входам соответствующих релейных элементов 39 и 40. Входы масштабных элементов 35 и 36 третьей пары и вторые входы сумматоров 29 и 30 образуют, соответственно первую и вторую пары входов блока 9 восстановления ЭДС ротора.

При этом выходы датчика 10 напряжений статора подключены к пофазно соединенным входам первых пар входов блока 9 восстановления токов статора и блока 9 восстановления ЭДС ротора, вторая пара входов которого подключена к выходам датчика 3 токов статора, а выход - к второй паре входов блока 8 восстановления токов статора, соединенного выходами с второй парой входов блока 4 сравнения.

Электропривод работает следующим образом.

51

Датчик 3 токов статора вырабатывает сигналы 1Д, 1С, пропорциональные фазным токам статора асинхронного двигателя 1. Датчик 10 напряжений статора вырабатывает сигналы Uft, Uc , пропорциональные фазным напряжениям статора. Сигналы Ид, Uc поступают с выходов датчика 10 напряжения статора на объединенные пофазно первые пары входов блока 8 восстановления токов статора и блока 9 восстановления ЭДС ротора, сигналы 1Д, 1С поступают с выходов датчика 3 токов статора на вторую пару входов блока 9 восстановления ЭДС ротора, который ЛорМирует на выходах сигналы Рд, Ес, пропорциональные оценкам фазных значений ЭДС ротора.

В блоке 9 восстановления ЭДС ротора интеграторы 37 и 38, масштабные элементы 31-36, сумматоры 27 и 28 обеспечивают реализацию следующих дифференциальных уравнений:

UA«сLS R

е R ,Ls,LR,Lrn - параметры схемы замещения асинхронного электродвига- теля 1; 1Л,1С - вычисленные значения фазных токов статора

40

„ Сигна оценкам ного дви 8 восста тором с 19-24, и

35 ров 17 и дифферен

d 1д

dt

-IV

,5ил -L

гналы 1А, I и 1А, 1С пофазно срав-

ваются с помощью сумматоров 29 и в соответствии с уравнениями

M A lt-IA;

&I -IJ-IC,,

,

результаты сравнения воздействуют релейные элементы 39 и 40, с выхокоторых получают импульсные сиглы Ед, Ес в соответствии с уравнеями

dt

45

-m

Кроме масштабн 50 представ частоты, Фильтрую Ес , соо значения исключаю лах датч налы 1д, новления ны дейст

где Е0 - постоянная величина, .

5523336

В установившемся режиме работы блока, когда его свободное движение закончено, средние значения Гд, ЕС

соответствуют л

ЕА Е Аср

А

5

0

F - ТГ

ьсср ъсг л л

Переменные Ед, Ес создают такой вектор управления движением блока, чтобы слежение за вектором тока статора осуществлялось во всех режимах работы реального двигателя, т.е. чтобы в каждом канале обратная связь была бы отрицательной в любой момент времени. Импульсные сигналы Ед, Ес изменяются с частотой много больше, чем фазные значения напряжения и тока статора асинхронного двигателя в электроприводе. Кроме того, высокая частота переключений релейных элементов 39, 40 обеспечивает малое свободное движение системы.

Сигналы Ед, Ес поступают с выхода блока 9 восстановления ЭДС ротора на вторую пару входов блока 8 восстановления токов статора.

5

л i

Сигналы 1Д, Ic, пропорциональные оценкам фазных токов статора асинхронного двигателя 1, формируются в блоке 8 восстановления токов статора, в котором с помощью масштабных элементов 19-24, интеграторов 25 и 26, суммато5 ров 17 и 18 реализуются следующие дифференциальные уравнения:

ift+ LR

d 1дRsLft

dt

L5LR-Lr

L5t.R-Lm

т ид

-IVTE

,5ил -Lm

А

LsLR-Lm

к 1„ +

L«

L5LR-L

т

uc45

-m

Кроме того, пары интегратор - масштабный элемент 25, 19 и 26, 20 представляют собой фильтры низкой частоты, на которых выделяются и Фильтруются импульсные сигналы Едср Ес , соответствующие действительным значениям фазных ЭДС ротора, при этом исключаются помехи в выходных сигналах датчика 3 токов статора, а сигналы 1д, 1С на выходе блока 8 восстановления токов статора пропорциональны действительным фазным токам ста

T i к iiH 1-piiiiiui о i ( т родвиг iTt,пч

Бпходппе CHI Не1п Тд, Ip блока 8

iji i i ii t n T v. н с атс p i imcivna c

IOTni f i1-1 i н Гц жт А грая

С ИГ I Jil I

4t т 3HaiО 1 Odi p njpvc r i ы- , n vi a I

f l

,и Ь(0 ч q,-C

i- ели fcv с 1,1 S

0 .0.

i

( HI tr i U 1 Ч I

О IT i

{ , сглн S3 0 л - t , e ли 1.1ii3 тнчина , l% 0.

l „ . T , i , поступа IT U

HOt 1 HO I О ИНБСР

J tB г

ОД I 1 ь I

i ткни ire/снир блока P I i т г г о т г tо г t статора, 6покп

9 lOcciciLpr чч т 1л( pci ova, ДсЭШик.

H) He i l Я ГЬ 11 г IJTOpcT 1ОЗВОЛ е1 ИС f , ИЗ К H MJd PL I yujipou 1НИЛ 1 К

rTci pi я пи си in ix сигналах

irii1 i 5 тс i пат орт, чтп не зво- «- i ти т г i рсг лирова1 I ° Ч С t ПОрД К T141V

i t , JOT iji JM i t -i, t o,plMp irib и

I MIK I тт г r tp ii т,г,крпР| 1 ЧО1 О H Vl7 I г IT П t i Tl T TTL Л5 . Rt Hf ,(. r - i.i ) i ) I i 1 i I ч т r- i -O4I OC T 1 -y -

ч iii i i ип it ч t г г грач it w с гы г L i ( ГРТ i г ч рош ог г эпекJ j (. ,-L i т гЗ С И CTIM

f ll

p м r n i p e i r и и я

n j пс -лм t, r о и« dCHH- xpi i ТГ V i ятг n j И«Д

t

5

0

iiHi обмотками criropd к соотвегс ву- выходам антономного инвертор напряжения, впполнепного с i pefin yn равля 1Ш latn , дарщк ret в с яйхья гыходамч JIIK срав- 1Н с пар 1(и тодов и дь умя ВИХОДРМИ, блок задания, ко- юр мэ п дключенп ь первой п яре БХО- юн С тюк ч срагненчя, блок ппрецсле- ия опаков токовы оиибок с тремя рр хечными «ми, и выходы IOIOTMV обр i уют LOOT вет с гпл ис входь и виходь начванногг блгка, fj OK т :чигления гинейщг комГинации roioBii ошибс к с мрсшабными элементами и с сумматором, подключенным к гх лых дгм, iipi э гг м два входа блока вычис пения лгнеиныу к чОннаций OKOBIPK ошибок, обро яов н ie входами масштабььгх элементов, подьлю 1ечь i кующим BI хода-- блс ка сравнения, i выходы, о разоваьные вшода- 1и мчс atH x j Ю1ЕНТОВ и ryif чтop г,

ilO Ч 1H4LHIIСО 1ВС1СГВ 1 IlIHt1 13ХОД1М

Cj ока опрсдь ген 1Я JH IKOB токовьтх ошибок, соединенного выходами с о- гт . п bs r n ими управляющими входами автономного инвертора шпрялс1ыя , о т i и ч i ю in и и с я тем, что, с целью повьцненш TOMI ости регулирования гок n ci3Tipi и частоты вращения -л ичхрочног электродвигателя, введены бло РОГ тановпения токов ста- , тора, б юк восстановления ЭДС ротора л датчик и ч еьп статора, np№iew блок вс ч.сганочления токов статора в пюпнен двумя сумматорами, тремя парами гпапабних эпементов и двумя интрграторами, выходы которых обра- т ют выходи названного блока и подключены соответственно к входам масштабных элементов первой пары, сое- диненпитл BI кодами с первыми входами соответствующих сумматоров, втсрые 3j.o jh которые под1лпчеьы соответственно к isiixoj м масштабных элементов агорой тары, третьи входы сумматоров юдклгче 1ы соотьетств нпо к вьгкодам 1 тсшт.бних -элсментов третьеГ пары, выходы сумматоров подключены к входам с -тгн TCI BV L I интеграторов, а масштабыьос элементов Biopon и третьей пар образуют соответственно пгрву и t тогл v тл у гходов бтока воссгачов синя токов статора, блок в )сст новпения ЭЦГ PL тора выполнен с двумя парами сумматоров тремя парями lacniTHPnirx. злемгнгов, двумя ин30

40

-15

50

55

9 -, 1

теграторами и двумя релейными элементами, выходы которых образуют выходы названного блока и подключены соответственно к входам масштабных элементов первой пары, соединенных выхо- дами с первыми входами сумматоров первой пары, вторые входы которых подключены соответственно к выходам масштабных элементов второй пары, третьи входы сумматоров первой пары подключены соответственно к выходам масштабных элементов третьей пары, выходы сумматоров первой пары подключены к входам соответствующих интеграторов, соединенных выходами соответственно с входами масштабных элементов второй пары и с первыми входами сумматоров второй пары, выходы

Г

52333Ю

которых подключены к входам соответствующих релейных элементов, а входы масштабных элементов третьей пары и вторые входы сумматоров второй пары образуют соответственно первую и вторую пару входов блока восстановления ЭДС ротора, при этом выходы датчика напряжений подключены к поАачно Ю объединенным входам первых пар входов блока восстановления токов статора и блока восстановления ЭДС ротора, вторая пара входов которого подключена к выходам датчика токов

15 статора, а выходы - к второй паре

входов блока восстановления токов статора, соединенного выходами с второй парой входов блока сравнения.

Фиг.З

ФиеМ