Устройство для измерения электромагнитного момента асинхронного двигателя Советский патент 1991 года по МПК G01L3/10 

Л

эо

СЛ

9

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения электромагнитного момента частотно-регулируе- мых асинхронных электроприводов с инверторными преобразователями частоты.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная схема блока по- лупериодного интегрирования; на фиг.З - структурная схема блока вы- деления модуля.

Устройство для измерения электромагнитного момента асинхронного двигателя, содержит датчик 1 фазного напряжения статора, датчик 2 фазного тока статора, усилитель 3, два блока 4 и 5 выделения модуля, модулятор 6, два блока 7 и 8 полупериодного интегрирования, фильтр 9, компаратор 10, блок 11 умножения, два суммато- ра 12 и 13, источник 14 опорного напряжения, квадратор 15. Блоки 7 и 8 полупериодного интегрирования (схема которых представлена на фиг. 2) предназначены для формирования ин- теграла из входного сигнала на каждом полупериоде ЭДС статора и хранения этого интервала в течение следующего полупериода. Каждый блок 7 и 8 полупериодного интегрирования содержит логический элемент НЕ 16 четыре ключа 17-20, два интегратора 21 и 22 и две схемы 23 и 24 выборки- хранения ,

Блок выделения модуля (фиг. 3) со держит выпрямитель 25, фильтр 26 и функциональный преобразователь 27.

Устройство рабртает следующим образом.

На информационный вход модулятора 6 поступает выходной сигнал датчика 2 фазного тока статора, который может быть представлен рядом

U2 кп, Ч

где k - номер гармоники;

Kn, 5L.isn,,sin(kW t +

(1)

амплитуда k-ой гармоники тока

статора;

частота 1-й гармоники гона; начальная фаза k-ои гчрмониьи

тока г гатора;

коэффициент пропорпионм (ь- ности.

На вход управления модулятора 6 через- фильтр 9 и компаратор Ю поступает выходной сигнал датчика 1 фазного напряжения статора. Благодаря компаратору 10 этот сигнал приобретает прямоугольную форму и точно совпадает по фазе с первой гармоникой фазного напряжения.

Выходной сигнал модулятора 6 повторяет форму сигнала тока при положительной полуволне фазного напряжения статора и соответствует инвертированному сигналу тока при отрицательной полуволне напряжения. Сигнал модулятора 6 характеризует проекцию изображающего вектора тока фазы на вектор напряжения соответствующей фачы.

Выделение постоянной составляющей сигнала модулято а 6 после суммирования в сумматоре 13 с выходным .сигналом блока 4 выделения модуля осуществляется блоком 8 полупериодного интегрирования, в котором одновременно производится деление на частоту в соответствии с выражением

U8

соответствии

Г

КПг pE-ism -sin(kCO,t

Krio

.

-W.. ,2,

t - I

На первый вход блока 11 умножения подается постоянный сигнал с выхода блока 4 выделения модуля, пропорциональный модулю первой гармоники фазного напряжения, а на второй вход блока 11 умножения подается сигнал с выхода блока 8 полупериодного интегрирования. Таким образом, на выходе блока 11 умножения присутствует сигнал

К

ПЭ

Usm 1

соГ

оо

1с

ispcusCfi.O)

45

50

55

Выражение 3 характеризует деленное на частоту первой гармоники мгновенное значение активной мощности асинхронного двигателя с учетом высших гармоник фазного тока статора. Для получения электромагнитного момента необходимо учесть элек- тричзские потери в обметке статора и магнитные потери в стали статора

к, .21 -L tf СО,

(.

в обмотке статора осуоснове выражения г

)

(5)

где г( - активное сопротивление фазы

обмотки статора. Сигнал, пропорциональный модулю первой гармоники фазного тока статора, формируется блоком 5 выделения модуля, на вход которого подается выходной сигнал датчика 2 фазного тока статора. При этом на выходе усилителя 3 формируется сигнал, пропорциональный электрическим потерям в статоре согласно выражению (5). Блок 7 полупериодного интегрирования осуществляет деление на частоту, следовательно, на выходе этого блока формируется сигнал

момента от потерь на гистерезис ДМ-.

Выходной сигнал блока 11 умноже- 5 ния поступает на первый вход сумма- тора 12, на второй вход которого поступает сигнал } , учитывающий потери на гистерезис, а на третий вход сумматора 12 поступает сигнал 10 с выхода блока 7 полупериодного интегрирования, характеризующий потери в обмотке статора.

Таким образом, на выходе сумматора 12 действует сигнал, пропорцио- 15 нальный оценке среднего электромагнитного момента с учетом потерь в стали.

0

Формула изобретения

Изобретение опосится к измерительной технике и может быть использовано для определения электромагнитного момента частотно-регулируемы асинхронных электроприводов с инвергорными преобразователями частоты. Целью изобретения является повышение точности. Сигнал с датчика 1 фазного напряжения через блок 4 выде ieкия модуля поступает на один пход блока 11 умножения, на другой тх-г-; которого поступает сигнал с датчика 2 фазного тока, прошедший через непочку из модулятора 6, сумматора 13 и блока 8 полупернодного интегрирования. Сигнал с блока 11 умножения поступает на один вход сумматора 12, нг. другой вход которого поступает сигнал с источника 14 опорного напряжения, а на третий - с датчика 2 фазного тока, последовательную цепь из блока 5 выделения модуля, квадратора 15, усилителя 3 и блока 7 полупериодного интегрирования. с датчика 1 фазного напряжения, пройдя через фильтр 9 и компаратор 10, управляет работой модулятора 6 к блокоа 7,8 пслупе- риодного интегрирования. Сигнал с выхода сумматора 12 пропорционален электромагнитному моменту двигателя. 3 ил. // гг

«Г--Ч

Для учета потерь в стали сигнал, пропорциональный модулю напряжения,

с выхода блока А выделения модуля поступает на вычитающий вход сумма,тора 13, выходной сигнал которого поступает на вход блока 8 полупериодного интегрирования и делится на частоту в соответствии с выражением

и1 - -к , U8 % СО,

(7)

где U - доля выходного сигнала блока 8 полупериодного интегрирования, соответствующая учету потерь от вихревых токов.

После умножения на сигнал, пропорциональный модулю первой гармоники фазного напряжения статора, в блоке 11 умножения на его выходе получаем соответствующую составляющую сигнала

в виде

2

u; (ю

которая характеризует потери в стали от вихревых токов.

С выхода источника 14 опорного напряжения снимается постоянный сигнал U соответствующий доле оценки

Устройство для измерения электромагнитного момента асинхронного двигателя, содержащее блок умножения, два сумматора, фильтр, модулятор,

25 блок выделения модуля, датчик фазного тока, соединенный с первым входом модулятора, датчик фазного напряжения, соединенный через блок выделения модуля с первым входом блока ум30 ножения, отлич а ю щ е. е с я

тем, что, с целью повышения точности, в него введены источник опорного напряжения, два блока полупериодного интегрирования, квадратор, второй

35 блок выделения модуля, подключенный входом к датчику фазного тока, а выходом последовательно через квадратор и первый блок полупериодного интегрирования к первому входу пер40 вого сумматора, второй вход которого- соединен с источником опорного напряжения, а третий - с выходом блока умножения, первый вход которого под-, ключей к первому входу второго сум45 матора, второй вход которого соединен с выходом модулятора, а выход - через второй блок полупериодного интегрирования - к второму входу блока умножения, и компаратор, подключенный

50 входом через фильтр к датчику фазного напряжения, а выходом - к второму входу модулятора и к управляющим входам блоков полупериодного интегрирования.

Фиг. 2

foa.3