Устройство для моделирования параметров электромеханических систем с электрическими машинами Советский патент 1993 года по МПК G06G7/62 

(Л

С

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях при исследовании динамики электромеханических систем с электромашинами, особенно с синхронными шаговыми двигателями. Цель изобретения

00

со

XI

ю XI

расширение класса решаемых задач. Она достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор 1, инверторы 4 и 5, интегратор 7, нуль-орган 8, Компаратор 9, переключатели 12-14, два блока заданийуг- ла электрического шага машины, выполнен- ные на двух источниках постоянного напряжения 22 и 23, введены сумматоры 2 ИЗ, инвертор6, компараторы 10и 11, пере ключатели 15-21; два блока задания фазового сдвига, выполненные на двух источниках постоянного напряжения 24 и

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях при исследовании динамики электромеханических систем с электрическими машинами, особенно с синхронными трехфазными шаговыми двигателями.

Цель изобретения -расширение класса решаемых задач за счет воспроизведения полю.сных рабочих магнитных потоков одновременно для трех фаз и реактивного момента электрической машины моделируемой электромеханической системы.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1 второй 2 и третий 3 сумматоры, первый 4, второй 5 и третий 6 инверторы, интегратор 7, нуль- орган 8, первый 9, второй 10 и третий 11 компараторы, с первого 12 по десятый 21 переключатели; первый и второй блоки задания угла электрического шага, выполненные в виде первого 22 и второго 23 источников постоянного напряжения, первый и второй блоки задания фазового сдвига, выполненные соответственно в виде третьего 24 и четвертого 25 источников постоянного напряжения, с первого 26 по четвертый 29 функциональные преобразователи, выполненные, например, на тригонометрических блоках. Оно имеет вход задания частоты вращения ротора электрической машины co(t), три выхода по сигналам, полюсных рабочих потоков первой Ф1 (б), второй фг (в) и третьей Фз (#) фаз, а четвертый выход по сигналу реактивного момента Мр( fy электрической машины.

В процессе моделирования сигнал со входа задания u (t) поступает непосредственно на второй информационный вход первого переключателя 12 и через первый инвертор 4 на вход нуль-органа 8 и первый информационный вход первого переключа25, функциональные преобразователи 26-29, выполненные, например, на тригонометрических блоках. Устройство имеет вход задания частоты вращения ротора электрической машины со (t) и четыре выхода, три из которых по сигналам полюсных рабочих магнитных потоков первой Ф1(в), второй fc (б) и третьей Фз(ф фаз. а четвертый по сигналу реактивного момента Мр( в) электрической машины моделируемой электромеханической системы. 1 ил.

теля 12, с выхода которого сигнал, соответствующий G)(t) vSgn А01 (ЭД поступает на вход интегратора 7, С выхода последнего сигнал 01 (t), соответствующий углу полюсного рассогласования статора и ротора по первой фазе, поступает на первый вход, а через второй инвертор 5 на второй вход второго переключателя 13, на управляющий вход которого поступает сигнал с нуль-орга0 на 8. С выхода второго переключателя 13 сигнал, соответствующий 01 (t) (t), поступает на первый вход первого компаратора 9, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего переключателя 14,

5 соответствующий вт (t) Sgn А0i (t), на первый и второй информационные входы которого поступают сигналы с разнополяр- ных соответственно первого.22 и второго 23 источников постоянного напряжения, соот0 ветствующего углу электрического шага 0т.

С выхода первого компаратора 9 сигнал,

соответствующий Sgn A0i(t), поступает на

управляющие входы первого 12, третьего

14, пятого 16, шестого 17, седьмого 18 пере5 ключателей. С выхода интегратора 7 сигнал 0i(t) поступает на вход второго функционального преобразователя 27, выход которого служит первым выходом устройства Ф1 (0). С выходов разнополярных третьего 24 и четвертого 25 источников постоянного напряжения сигналы, соответствующие фазовому сдвигу на 120 электрических градусов, поступают соответственно на первые и вторые информационные входы четвертого 15 и пятого 16 переключателей, на второй и первый информационные входы девятого переключателя 20. С выхода четвертого переключателя 15 сигнал, соответствующий полюсного рассогласования второй фа0 зы 01 (t) + 120°- (t), поступает на второй вход первого сумматора 1, на первый вход которого поступает сигнал с выхода третьего переключателя 14. С выхода интег0

5

рагора 7 сигнал 0t (t) поступает на первый вход третьего компаратора 11, вторые инЧ

ормационные входы шестого 17 и седьмого 18 переключателей, а с выхода инвертора сигнал поступает на первые информаци- нные входы этих переключателей и второ- о компаратора 10. С выходов шестого 17 седьмого 18 переключателей разнопо- ярные сигналы, соответствующие углу олюсного рассогласования по первой фа- е 0i (t) Sgn Д01 (t), поступают соответ- твенно на первый и второй, второй и ервый информационные входы восьмого 9 и девятого 21 переключателей. С выхода осьмого переключателя 19 сигнал, соответ- твующий

0i (t)-Sgn A 0i (t)Sgn 101 (t) + 120° Sgn A0i (t)l

оступает на третий вход первого суммато- а 1, а сигнал с выхода десятого переключа- еля 21, соответствующий

01 (t) (t)

Sgn J0i (t) - 120° Sgn Aft (t)l

оторого служит третьим выходом устройста Фз (0), и на первый вход третьего суммара 3, на второй и третий вход которого

30

оступает на третий вход второго суммато- а 2. С выхода девятого переключателя 20 игнал, соответствующий углу полюсного ассогласования третьей фазы 01 (t) - 120°х Sgn A0i (t), поступает на второй вход ос торого сумматора 2, на первый вход кото- ого поступает сигнал с выхода третьего ереключателя 14. С выхода пятого пере- лючателя 16 сигнал поступает на вторые ходы второго 10 и третьего 11 компарато- дп ов. С выхода второго компаратора 10 сигал поступает на управляющие входы етвертого 15 и восьмого 19 переключате- ей, а с выхода третьего компаратора 11 на правляющие входы девятого 20 и десятого 45

1переключателей. С выхода первого сум- атора 1 сигнал, соответствующий углу по- юсного рассогласования второй фазы

(t), через третий инвертор б поступает на ход первого функционального преобразо- Q ателя 26, выход которого служит вторым ыходом устройства 3 (0). С выхода второсумматора 2 сигнал, соответствующий уг- у полюсного рассогласования третьей азы бз (t), поступает на вход третьего фун- gg ционального преобразователя 28, выход

поступают сигналы с выходов соответственно третьего инвертора 6 и интегратора 7, С выхода этого сумматора сигнал поступает на вход четвертого функциональною преобразователя 29, выход которого служит четвертым выходом устройства Мр( 0).

В результате устройство в аналоговом виде воспроизводит соотношение параметров электрической системы, содержащей

электрическую машину, описываемое следующей системой уравнений:

ft(t)/ffl(}-SgnAft(t)dt; A0i(t)en-SgnA0i(t)- -ft(t)-Sgna(t);

fc(t)0m -SgnA0i(t)- 01 (t) Sgn A 01 (t) Sgn ft (t) +

11

+ 0m Sgn A0i (t) Sgn 01 (t) +

+ ftn-SgnA0i(t);

0з(т) -0т -SgnA0i(t)-01 (t) Sgn A0i (t) Sgn 0 (t)- 0m Sgn A01 (t) + 0m Sgn 01 (t) -f

gfln-SgnA0i(t);

Ф1(0) (1); Ф (0) кф F 02 (t); Фз (0) кф F 0з (t);

Mp (0) Km F{3 01 (t) + 02 (t) + fib Щ ,

а при F(0) Sln0,

Ф1 (0) Кф Sin 61 (t);

$2 (0) Кф Sin 02 (t) . Kj, Sin 01 (t) - 120P ;

Фа (0) Кф Sin 0з (t) Кф sm 01 (t) +1204 ;

Mp (0) Km Sin |3 0i (t) + 02 (t) + 0з (t)l

Km Sin 3 0i (t),

где co(t) - частота вращения ротора электрической машины;

в (t) - электрический угол полюсного рассогласования машины;

0i(t), 02 (t), ft (t)-углы полюсных рассогласований по первой, второй и третьей фазам;

Ф1(б) , Фг(0), Фз(#) - полюсные магнитные потоки о рабочих зазорах по первой, второй и третьей фазам;

Мр( 6Ц - реактивный (статический синхронизирующий) момент машины;

F(#) - обозначение функционального преобразования;

вт 90° - угол электрического шага машины в электрических градусах;

Ав (t) - вспомогательная функция; Кф, Km - коэффициенты масштабов потоков и момента;

Sgn - обозначение знака соответствующей функции. Фор мула изобретения

Устройство для моделирования параметров электромеханических систем с элек- трическими машинами, содержащее первый сумматор, первый и второй инверторы, интегратор, нуль-орган, первый компаратор, первый, второй и третий блоки задания угла электрического шага, выполненные в виде первого и второго источников постоянного напряжения, причем выход первого инвертора соединен с первым информационным входом первого переключателя, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первым информационным входом второго переключателя и с входом второго инвертора, выход которого подключен к второму информационному входу второго переключателя, управляющий вход которого соединен с выходом нуль-органа, выход второго переключателя, управляющий вход которого соединен с выходом нуль-органа, выход второго переключателя подключен к первому входу первого компаратора, выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего переключателей, выход третьего переключателя подключен к второму входу первого компаратора,первый и второй информационные входы третьего переключателя соединены соответственно с выходами первого и второго источников постоянного напряжения, отличающее- с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены второй и третий сумматоры, третий инвертор, второй и третий компараторы, семь переключателей, первый и второй блоки задания фазового сдвига, выполненные соответственно в виде третьего и четвертого источников постоянного напряжения, четыре функциональных преобразователей, причем второй информационный вход первого переключателя и вход первого инвертора объединены и являются входом задания частоты вращения ротора электрической машины устройства, выход первого инвертора соединен с входом нуль-органа, выход третьего переключателя подключен к первым входам первого и второго сумматоров, выход второго

сумматора соединен с первым входом третьего сумматора, выход третьего источника постоянного напряжения подключен к

первым информационным входам четвертого и пятого переключателей, выход первого

компаратора соединен с управляющими входами пятого, шестого и седьмого переключателей, выход второго инвертора подключен к первым информационным входам шестого и седьмого переключателей и первому входу второго компаратора, выход которого соединен с управляющими входами четвертого и восьмого переключателей, выход третьего компаратора подключен к управляющим входам девятого и десятого

переключателей, выход первого сумматора соединен с входом третьего инвертора, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора и входу первого функционального преобразователя, выход которого является выходом полюсного рабочего магнитного потока второй фазы устройства, выход интегратора соединен с вторыми информационными входами шестого и седьмого переключателей, первым входом

.третьего компаратора, третьим входом третьего сумматора и. входом второго функционального преобразователя, выход которого является выходом полюсного рабочего, магнитного потока первой фазы устройства,

выход четвертого источника постоянного напряжения подключен к вторым информационным входам четвертого и пятого переключателей и первому информационному входу девятого переключателя, второй ин-i

формационный вход которого соединен с выходом третьего источника постоянного напряжения, выход четвертого переключателя подключен к. второму входу первого сумматора, выход шестого переключателя

подключен к первому информационному входу восьмого переключателя, второй информационный вход которого обьединен с первым информационным входом десятого переключателя и соединен с выходом еедь5 мого переключателя, второй информационный вход десятого переключателя подключен к выходу шестого переключателя, выход пятого переключателя соединен с вторыми входами второго и третьего компаj 9 183727110

раторов, выход восьмого переключателивыход которого является выходом полюсно- f одключен к третьему входу первого сумма-го рабочего магнитного потока третьей фа- тора, выходы девятого и десятого переклю-эы устройства, выходом реактивного чателей соединены с вторым и третьиммомента которого является выход четверто- е ходами второго сумматора соответствен-5 го функционального преобразователя, вход н о, выход которого подключен к входутреть-которого соединен с выходом третьего сум- бго функционального преобразователя,матора.