Электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором Советский патент 1976 года по МПК H02P7/42 

(54) ЭЛЕ1СТ С)|1РМВОД С АСИНХРОННОЙ МАРИНОЙ С А-ЯЬШ РОТОРОМ в каналерегу7шрова1шя потоке сцепления. Формнровдтель гармонических функций соединен с дополнительным блоком-обратного преобразования токов ротора (статора) и с блоком обратного преобразования напряжения, который непосредственно подключен к решающему устройству, а к блоку ко1угпенсирующих связей - как непосредственно, так и через кои ектирующее звено. Датчик скорости соединен с решающим устройством и через упомянутое множительное, устройство - с блоком комтюнсирующих связей. В данном приводе обеспечивается регулирование машины в ос.чх, связанных с осью потоко сцепления статора. На фиг. 1 представлена структурная схема асинхронного двигателя с фазным ротором в системе координат, связанной с вектором потоко сцепления статора; на фиг. 2 - функциональная схема электропривода. Структурная схема асишфонного двигателя (фиг. 1) получена из дифференциальных управлений, записанных в ортогональной системе координат 1, 2, причем ось 1 направлена по обобщенному вектору потокосцепления статора, а ось 2 i опережающем ее на 90 зл. град, направлении. Аетнхронный двигатель представляет собой двумерный объект регулирования, основные кана лы которого охвачены и связаны прямыми и обратными, собственными и перекрестными связями. На фиг. 1:3 - статор, г - ротор, m - взаимоиндукция статора и ротора, I - рассеяшю, .L индуктивность, R - активное сопротивле ше, Zp - число пар полюсол, К - коэффициент, М - момент, W - угловая скорость вращения, J - момеш инерции, р - оператор. Канал формирования потокосцепления статора /i S (ось 1) имеет входные напряжения статор. Uj с, и ротора Ujr по tocHl, две параллельные ветви, содержащие безьшерционные звенья с передаточными функциями KS, Lm, Tg и апериодические звенья с передаточными функциями «ёЧ LM , -1 . Канал охвачен собственной жесткой отрицательной обратной связью с коэффициентом передачи Канал формирования активного тока ротора i (ось 2) имеет входные напряжения статора U S и ротора Ujr дае параллельные ветви, содержащие звенья с передаточными функциями Kg и 1, Канал охвачен нелинейной обратной связью по сигналу, представляющему собой произведе1тае скорости ротора сорр и потокосцепления статора § Скорость вращения cot обобщенного вектора потокосцепления статора формируется в функции сипсалов I// S- и, S. 2 г при участии делительного звена и беэьшерционного звена с коэффициентом передачи KgRs- Две перекрестные (межканальнью) связи зависят от произведения токов. ротора .iir, izr на частоту скольжения () вектора i//ig и формируются с помощью звеньев с коэффициентом передачи LI-. Электромагнитный момент представляет собой произведение величин /i s и iz r пропущенных через звено с коэффициентом передачи - 3/2ZpKs., Интегральное звено 1/J-p учитьшает механическую инерцию привода. Один из каналов регулирования асинхронного двигателя 3 состоит из интегрально-пропорционального регулятора потокосцеплений статора 4 и интегрального регулятора 5 тока намагничивания ротора iir а другой канал - из интегрально-пропорционального регулятора скорости 6, делительного устройства 7 и интегрального регулятора 8 активного тока ротора . Регуляторы в каждом канале соединены между собой по принципу подчиненного регулирования параметров. Выход регуляторов 5 и 8 подключены к сумматорам блока компенсирующих связей 9, причем к тем же сумматорам подключены сигналы собственных и перекрестных обратных связей, компенсирую1цие внутренние связи асинфронного двигателя 3 и обеспечивающие развязку основных каналов управления. Сигналы компенсирующих связей формируются с помощью множительных устройств 10-12 и корректирующего пропорционально-дифферент цирующего звена с замедлением 13, а также с помощью формирователя действительного значения потокосцепления статора 14 и формирователя гармонических функций 15, которые в установившемся режиме имеют соответственно частоту скольжения и частоту сети, блоков обратного преобразования трехфазных токов 16, двухфазных ГОКОВ 17, фазных напряжений 18 и решающего устройства 19, соединенных между собой и сдатчиками токов 20, положения р&тора 21, частоты вращения 22 и, кроме того, с датчиками фазных напряжений 23 и датчиками Холла 24, 25. Выходы блока 9 соед1 нены со входами блока прямого преобразования координат 26, подключенного через пропорциональные регуляторы фазных токов 27 ко входам систем импульсно-фазового управления преобразователя частоты 28, питающего асинхронный двигатель 3. Блок 26 преобразует управляющие сигналы , г и Sj р в установки фазных токов 3 - Sg, 2ь, 2, причем последние несут в себе сигналов, пропорциональных собственно заданным значениям фазных токов, сигналы, пропорциональные-компенсируемым возмущениям. Блок 19 вырабатьтает сигнал, пропорциональный данному значению потокосцепления статора и отгнал обратной связи регулятора тока статора 29, связанного со входом регулятора потокосцеплений

и обеспечивающего в установившемся режиме более точное регулирование коэффигщента мощности статора.

Дш того чтобы стабилизировать качественньк показатели переходного процесса регулирования момента при изменении потокосцепления статора,вход делитель делительного устройства 7 связан с выходом формирователя потокосцепления 14.

Электропривод работает следующим образом.

Перед пуском выход регулятора 4 отключают, и на вход интегрального регулятора 5 вводят сигнал ii г заданного значения намагничивающего тока ротора. Затем выход регулятора 4 подключают ко входу 5. На вход регулятора скорости 6 подается линейно возрастающий сигнал заданной скорости tOpi, получаемый от любого программного устройства (например, серийного задатчика интенсивности ЗИ-1). Одновременно на выходе регулятора 6 появляется сигнал задания электромагнитного момента, которьш после прохождения через дополнительное устройство 7 образует сигнал задания активного тока ротора ia г- Контуры регулирования активного и намагничивающего токов формируют типовую диаграмму электромагнитного момента, соответствующую предписаниям симметричного оптимума, используемого обычно для настройки высококачественных приводов постоянного тока. Двигатель быстро разгоняется до требуемой скорости.

Данный электропривод обеспечивает раздельное регулирование момента в реактивной мощности, так что ударное приложение нагрузки не вызьюает заметного измене1шя реактивной мощности, а регулирование реактивной мощности не вызьшает заметного изменения электромагнитного момента и заметных динамических ошибок регулирования скорости; обеспечивает быстродействие, близкое к предельному, высокую перегрузочную способность, зависящую лишь от механической прочности двигателя и мощности источников пита1шя, простоту настройки и простоту ограничения основных регулируемых величин.

Формула изобретения Электропривод с асинхронной мащиной с фазным ротором, статор (ротор) которой подключается к питающей сети, содержащий тиристорный преобразователь частоты с непосредственной связью, подключенный к ротору (статору), блок прямого преобразования токов ротора (статора), блок компенсирующих связей, регуляторы в канале регулирования потокосцепления, регуляторы и делительное устройство в канале регулирования скорости, датчики токов ротора (статора), блок обратного преобразовагася токов ротора (статора), блок обратного преобразования напряжений гопающей сети, датчики углового положения и скорости

ротора, формирователь гармонических функций,

.отличающийся тем, что, с целью улучшения

энергетических показателей в динамических ремэдмах работы, в него введены два датчика Холла,

установленные на статоре (роторе) и подключенные через формирователь потокосцепления статсфа (ротора) непосредсгве1шо к формирователю гармонических функций, рещающему устройству, делительному устройству в канале рзгулирования скорости, а к блоку компенсируюших связей - как непосредственно, так и через множительное устройство, при этом датчик положения соединен с блоком обратного преобразования токов ротора (статора), выход которого соединен с формироватлем потокосцеш1е}шя статора (ротора), и через. дополиительньш блок обратного преобразования токов ротора (статора) и решающее .устройство - с регуляторами в канале регулирования потокосцепления, формирователь гармонических функщш соединен с дополнителып)1м блоком обратного преобразоваьшя токов ротора (статора) и с блоком обратного преобразования напряжений, которьш непосредственно подключен к решающему устройству, а к блоку компенсирующих связей - как

непосредственно, так и через корректирующее звено, датчик скорости соединен с решающим устройством и через упомянутое множительное устройство - с блоком компенсирующих связей.

3.

э ®

VO

fw

+,

..,

i l

s --3 I