Электропривод с синхронным двигателем Советский патент 1976 года по МПК H02P7/42 

(54) ЭЛЕКТРСОРИВОД С СИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

ся неравномерная загрузка фаз статора СД и, следовательно, СД не может развивать среднеквадратичный момент, равный номинальному,

Кроме Toio, частота тока статора в известных электроприводах пропорциональ на скорости вращения и для случаев, кох да скорость вращения регулируется от нуля, обязательно требуется преобразователь частоты с регулированием частоты от нуля. Это ограничивает возможности использования некоторых видов преобразсюателей частоты, напри мер простейших схем преобразователей со звеном постошшого тока. Дря некоторых других видов преобразователей частоты со звеном постоянного тока хотя и возможна работа преобразователя при частоте, близкой к нулю, при этом возникают низкочастотные пульсации момента СД и значлтельные пульсации скорости привода.

Целью изобретения является исключение перегрева обмоток двигателя и повышение частоты пульсаций момента.

Для эчого в электроприводе применены нелинейный усилитель, два дополнительных блока для прямого преобразования с входами гармонических функций и управляемый реверсивный генератор гармонических функций низкой частоты, вход которого подключен к выходу задатчика жнтеж;ив- i ности через нелинейный усилитель, а выход соединен с входо;л гармонических функций дополнительных блоков для прямого преобразования, через один из которых вычислительное устройство и делитель подключены к регуляторам тсасов ротора, при этом к регулятору поперечного тока ротора подсоединены также выход сигнала попере шой составлнющей тока статора блока для обратного преоб|разования и выход датчика поперечного тока, ротора, который соединен и с входом формирсйателя поперечной составлшсшей потокосцеплення статора,. .

На чертеже приведена структурная электрическая схема электропривода.

Электропривод содержит синхронный дви гатель (СД) 1, имеющий неявнополюсный ротор с продольной обмоткой возбуждения 2 и поперечной обмоткой возбуждения 3, С валом СД 1 соединены датчик углового положения ротора 4 и тахогенератора 5. Обмотки статора СД 1 подключеньц к реверсивным источникам питания 6, обмотки возбуждения - к реверсивным источникам 7,8, В цепи обмоток статора включены датчики тока 9, в цепи обмоток возбуждения - датчики тока Ю, 11, Управляющие входы источников 6 подключены к выходам .блока для прямого преобразования 12, осуществляющего преобразование от вращающихся осей d,Ц, к неподвижным осям статора. К датчикам тока статора 9 подключевы входы блока для обратного преобразоваJ НИИ 13, осуществляющего преобразование От осей статора к осям,с. Управляющие входы бликов для преобразования 12, 13 подключены к датчику утлсеого положения рочора 4. К выходам блока для

0 обратного преобразованиа 13 подключено I по одному из входов формирователей про-, дольного 14 и псиеречного 15 потокосцеплений статора. Вторые входы этих формирователей подключены к датчикам тока.

5 10 и 11; соответственно. Входы блока для прямого преобразования 12 подключены к выходам регуляторов продольной 16 и поперечной 17 составляющих тока етатора соответственно. Управляющле входы ис-

9 точников питания, 7 и 8 обмоток возбуждения подключены к выходам ре гуля торсж возбуждения 18 и 19.

Входы обратной связи регуляторов 16 и 17 тока статора подключены к вы-

1 ходам блока для обратного преобразования 13, По одному из входов обратной связи регуляторов возбуждения 18 и 19 подключены к датчикам токов Ю и 11 соответственно. Второй вход обратной

связи продольного регулятора возбуждения 18 подключен к одному из выходов блока для обратного преобразования 13, к которому подключен вход формирователя продольного потокосдепления статора,

5 К выходам формирсеателей 14, 15 потокосцеплений статора подключены входы элементов 20, формирующих сигналы для : компенсации ЭДС вращения. По одному : из входов этих элементов подключено к

тахогенератору 5.

Входы вычислительного устройства 21 подключены к вьисодам делителя 22 и регулятора скрростн Г 3, Вход для введения дел.1мого блока подключен & источнику

3 постоянного оягнала, вход для введения делителя рсушествляется через нелинейный элемент-24 к выходу задатчика ; интенсивноста 25, К этому же выходу подключен взьод регулятора дкорости.

9Входы задания регуляторов 16, 17

подключены к выходам дополнительного блока 26 для прямого преобразования переменных. Входы задания регуляторой возбуждения 18, 19 подключены к выходам второго дополнительного блока для ; прямого преобразования переменных 27. Блоки 26, 27 выполнены; из множитель- ных и Суммирующих элементов.|

Один из входов блока дляяреобразо |

вакия переманных 26 подключен к I ду вычислительного устройства 21, сюда же подключен также один из входов блока 427, другой вход этого блока подключен к выходу блока 22. Каждый пз блоков 26,27 имеет еще по два управляющих входа, предназначены для подключения кисточникам гармо- i нических функций - генератора гармоиических функций 28. Генератор 28 выполнен таким образом, что гармонические сигалы на двух его выходах имеют относительный сдвиг л 1/4 периода. Кроме того, генератор 28 имеет управляющий вход. Чередова кие фаз на выходе тенератора 28 определяется полярностью напряжения на управ- ляющем входе. Управляющий вход генератора 28 подключен к выходу нелинейного усилителя 29, обладающего релейной характеристикой. Входусилителя 29 подключен к выходу задатчика интенсивности 25. У регулятора поперечного возбуждения 19 предусматривается дополнительный вход обратной связи, который подключен к одному из выходов блока 13, к котором подключен формирователь сигнала поперечного потокосцепления статора 15. Передаточный коэффициент по дополнительному входу обратной связи регулятора 19 вмбиракуг таким образом, чтобы суммарный сигнал обратной связи вместе с входом от датчика 11 поперечного тока ротора был пропорционален потокосцепленшо поперечной обмотки возбуждения СД 1. Здесь описана система регулирования для СД 1, имеющего двухфазную обмотку ротора. Подобная система может быть использо вана, с некоторыми известными добавлени ми (преобразователями-числа фаз) и для СД с трехфазной обмоткой ротора соответствевно с тремя источниками питания ротора. Электропривод работает следующим обра ЗОМ. I Регуляторы 16 и 17 токов статора CTpe мятся поддерживать на заданном уровне про дольную составляющую Toiia. статора i, j и по перечную ijrt . Регулятор 16 стремится поддерживать потокосцепление продольной о мотки возбуждения YI(| , Регулятор 17, бла введеннйй дополнительно обратной связи, стремится поддерживать потсжоецеп- ление поперечной обмотки возбуждения Задания для этгих регул)аторов поступаяот от дополнительнь1х.блоков 26,27. На их вхо ды поступают. сигналы от блока 22 - сигнал пропорциональный Vif i где Н - заданное (значение потокосЦепленин, от вычислатедьно fro устройства 21 - сигнал, пропорциональ- ный отношению -заданное знан ние момента (выходной сигнал регулятоpa скорости). На управляющие входы блоков 26, 27 поступают от генератора 28 гармонических функций сигналь COS J , sin iTg .где f -требуемый /уголijicfisopOTa поля относительно ротора. Для блока 26 относительные значения сигналов имеют вид и,„-о,и,„- ля блсжа 27 и„. 45К- е) Xm ff 2МXm гдех - переходное pefiKTHBHiJt; с-опрогиилоние итатора, Хр - некоторое реактивися .:,л1ротивле- ние, О «Хр Xs6 . s реактивное сопротивлеши ()..-.нния статора; управляющие сигналы для обоих ожжой 2в, 27 суть Uay Ui. В соответствии с теми cooTifOiucuHHMii, ;которые реализуются блоками 26, 27, с.гг носительные значения задания регуляторов будут -. g mg 9-ff «fff - AV 4rg.coif, -t (4- Xe) Sin Го I , Угловую частотуЛо генератора гармонических функций 28 выбирают достаточно , поэтому R системе регулирования в yt тановившемся режиме значения переменных Ча- во. ilW. будут близки к заданным. Чередование фаз генератора 28 определяется полярк х:тью выходного сигнала задатчика инте1юивности, т.е. сигнала задания скорости. В установившемся режиме при любой частоте токов стгатора токи обметок возбуждения будут изменяться с угловой частотой v При стоянке привода с Моментом токи статора и ротора будут изменяться с частотой У таково же будет и миннмальн е значение |частоты преобразователя частоты, Q-резу1льтате, при стоянке привода обмотки фаз |статора будут иметь одинаковое среднеквадратичное значение гока, двигатель может развивать длительно номиналыыймомянт.

Частота пульсаций момента (при питошш от преобразователя частоты со звеном постоянного токд) не будет опускаться ниже некоторого значения, даже при регулировании скорости от нуля. Эти обстоятельства составляют преимущества предложеннся о электропривода.

Использование предложенного привода наиболее целесообразно для моталок листовых станс холодной прокатки, гильотинных и летучих ножниц прокатных станов, а также при питании частотного электропривода от преобразователя частоты со звеном постоянного тока.

Формула изобретения

Электр н1ривод с синхронным двигателем с обмотхами возбуждения по продольной и поперечной осям ротора, содержащий регуляторы продольной и поперечной сх тавляющих тока статора подключенные к блоку для прямого преобразования, задатчик интенсивкостя, вычислительное устройство, формирователь поперечной составл5аощей потокосцепления статора, делитель, блок

для обратного преобразования с выходами сигналов продольной и поперечной состав- лякадих тока статора, датчики и регуляторы продольного и поперечного токов ротора, о т л и ч а ю щ и с я тем, что., с целью исключения перегрева обмоток двигателя и повышения частоты пульсаций момента, применены нелинейный .усилитель, два дополнительных блока для прямого про образованна с входами гармонических функ ПИЙ и управляемый реверсивный генератор гармонических функций низкой частоты, вход которого подключен к выходу задатчяка интенснвцостн через нелинейный усилитель, а выход соед1шен с входами гармонических функ1Шй дополнителышрс блоке для прямого преобразования, через один из которых вычислительное устройство и делитель подключены к регуляторам токов ротсм ра, при этом к регулятору питеречного тока poiopa подсоединены также выход сигнала поперечной составляющей тока статора блока для обратного преобразования и выход датчика поперечного тока ротора который соединен и с входом формирователя поперечной спсташгяишей noTOfcocuenrte ния статора.