Электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором Советский патент 1978 года по МПК H02P5/34 H02P7/42 

(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД G АСИНХРОННОЙ МАШИНОЙ С ФАЗНЫМ tOTOPOM

Изобретение относится к электроприводам переменного тока, предназначенным для использования с асинхронной машнной с фазным ротором с преобразователем частоты с непосредственной связью в роторе (так называемой. машнной двойного питання). Такне приводы можно использовать в шахтных вентиляторах, для мощных насосов и компрессоров на морских судах, на электростанциях в качестве приводов «собственных нужд и т. д.

Известен электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором с двумя каналами регулнрования на нулевой частоте, содержащий преобразователь частоты с непосредственной связью, блокн прямого и обратного преобразований координат, датчик углового положения ротора 1..

Недостатком такого электропривода является динамическое отклонение частоты вращения от заданного значения при изменении нагрузки машины. Это не дает возможность использовать электропривод в тех отраслях промышленности, где требуется жесткое поддержание частоты вращения двигателя в соответствии с заданным значением, либо там, где требуется обеспечить, например, синхрон .ное вращение нескольких валов.

Известен электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором, который является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату (2). 5 Электропривод содержит блок прямого преобразования координат со входом для сигнала активного тока и входами дЛя гармонических функций, датчик и задатчик частоты вращения ротора и формирователь гармонических функций частоты вращения ротОра, вход которого подключен к выходу задатчнка частоты вращения ротора, а выход соединен со входами для гармонических функций блока прямого преобразования координат.

Указанный электропривод позволяет обес& печитъ устойчивую работу машины, регулирование частоты ее вращения и реактивной мощности статора, а также высокие динамические показатели в случае использования датчика углового положения.

При наличии задатчика и датчика частоты вращения ротора электропривод обеспечивает качественное регулирование в узком диапазоне изменения частоты вращения ( + 3%). В более широком диапазоне регулирования частоты вращения электропривод не позволяет обеспечить. хорошиединамические показатели. Це;1ью изобретения является улучшение динамических характеристик электропривода. Поставленная цель достигается тем, что в известный электропривод, содержащий блок прямого преобразования координат со входом для сигнала активного тока и входами для гармонических функций, датчик и задатчик. частоты вращения ротора и формирователь гармонических функций частоты вращения ротора, вход которого подключен к выходу задатчика частоты вращения ротора, а выход соединен ео входами для гармонических функций блока прямого преобразования координат, введены формирователь отклонения частоты вращения ротора от заданной, формирователь производной частоты вращения ротора и сумматор, выход которого соединен со входом для сигнала активного тока блока прямого преобразования координат, а входы подключены к выходамформирователей отклонения и производной частоты вращения ротора, входы которых соединены с выходом датчика частоты вращения ротора, при этом дополнительный вход формирователя отклонения, частоты вращения. ротора соединен с выходом задатчика частоты враа|ения ротора. .На чертеже представлена функциональная схема предложенного электропривода применительно к. машине двойного питания. Электродривод содержит датчик 1 частоты вращения ротора, задатчик 2 частоты вращения pfOTOpa, формирователь 3 отклонения частоты вращения ротора от заданной, формирователь 4 производной частоты .вращения ротора, сумматор 5,;блок 6 прямого преобразования координат, трансформатор 7 тока, трансформатор 8 напряжения (измерительный) электрическую машину, 9 двойно.го . пнтаиия, блок 10 обратного прёобразова-ння координат, элемент сравнения 11, регулятор 2 реактивного тока, формирователь 13 гармонических функций частоты врашечия ротора, датчик 14 фазных токов ротора, элемент сравнения 15,. регулятор 16 фазных токов ротора и преобразЬватель частоты 17. Электропривод содержит два канала регулирования, работающие на нулевой частоте. Один канал включает элементы регулирования частоты вращения ротора 2 и содержит датчик I, выход которого соединен со входами формирователей 3, 4, при этом дополнительный вход формирователя 3 соединен с выходом задатчика частоты вр1 щения ротора 2. Выходы формирователей 3, 4 связаны со входами сумматора 5, выход последнего подклю.чен ко входу для сигнала активного тока блока б. Второй канал регулирования, предназначенный для регулирования реактивного тока, не отл-ичается от известного из прототипа. Трансформаторы тока 7 и напряжения 8 статора машины связаны со входами блока 10. Выход блока 10 соединен со входом элемента сравнения 11, второй вход которого соединен с задатчиком реактивного тока статора, выход элемента; сравнения 11 подключен. ко входу регулятора 52, выход которого соединен со чВходом для сигнала реактивного тока блока 6. Входы для гармонических функций блока 6 подключены к трансформатору напряжения 8 и к выходу формирователя 13, причем вход последнего связан с выходом задатчика 2. Выход блока 6 связан со входом элемента сравнения 15 ко второму входу которого подклюнрн датчик 14. Выход элемента сравнения 15 подключен ко входу регулятора 16, выход которого соединен со входом преобразователя частоты 17, а выход последнего подключен к кольцам ротора машины 9. Формиров;атели 3 и 4 и сумматор 5 могут быть выполнены на основе известных элементов таких, как операционные усилители постоянного тока и дифференцирующие RC-цепочки. Электропривод работает следующим образом. Сигналы, несущие информацию о токах и напряжениях статора мащины от трансформаторов 7 и 8 и имеющие частоту, равную частоте сети, поступают на вход блока 10, с которого снимается сигнал id е нулевой частотой, представляющий собой реактивный ток статора. При изменении заданного значения реактивного тока с1,л или У (во время динамических переходов) на выходе элемента сравнения 1I появляется сигнал рассогласования. Сигнал с выхода этого блока поступает на вход регулятора 12, который может представлять собой пропорциднально-интегральный или какой-либо другой регулятор. Сигнал с выхода последнего поступает на вход для реактивного тока блока 6 с нулевой частотой где преобразуется .в сигнал с частотой, равной частоте питания ротора машины 9. Сигнал на выходе блока 6 является заданием для фазнйх токов ротора. На вход элемента .сравнения 15 поступают сигналы с выхода блока 6 и сигналы фазных токов ротора .от датчика 14. Результат сравнения этих сигналов поступает на регулятор 16 и с выхода последнего снгнал - на вход преобразователя 17, выходы которого подводятся к кольцам ротора машины 9. Таким образом рассогласование, появившееся на элементе сравнения 11 в результате нерзвенства id и ids. приводит к изменению мрдучЯя и фазы напряжения, подводимого к кольцам ротора с выхода преобразователя 17, .причем изменение модуля и фазы напряжения ;1олжно быть -таким, при котором восстановилось бы равновесие между сигналами i и isQ . Во время всевозможных динамических переходов (изменения нагрузки на валу, регулирования частоты вращения и т. д.) величина частоты вращения ротора машины отклоняйся от своего установившегося значения. Информация о частоте вращения WR поступает от датчика 1. Сигнал сО„ поступает гта формирователь 4, где дифференцируется, при этом на выходе формирователя 4 получа.ется сигнал dtoR /dt , пропорциональный-производной частоты вращения ротора, затем этот сигнал подается на один из входов суммато tS 5. Сигнал tdft поступает также на один из входов (Ьоомипонятеля Я. ня втопой вхпп которого подается сигнал ш с выхода задатчика 2, пропорциональный заданному значению частоты вращения ротора. На выходе формирователя 3 получается сигнал А со ( пропорциональный отклонению частоты вращения ротора w от заданного значения W3. С выхода формирователя 3 сигйал поступает на второй вход сумматора 5, с выхода- которого снимается сигнал, пропорциональный отклонению и производной частоты вращения ротора.Сигнал с выхода сумматора 5 поступает на вход для сигнала активного тока блока 6. Дальнейшая работа схемы аналогична описанной выше, т. е. отклонение частоты вращения от установившегося значения будет приводить к изменению модуля и фазы напряжения, питающего ротор, таким образом, чтобы колебания частоты .вращения демпфировались, а на выходе блока 5 восстанавливается нулевой сигнал. Изобретение позволяет обеспечить высокие динамические показатели в диапазоне регулирования частоты вращения ± 20%. Формула изобретения Электропривод с асинхронной машиной с фазным ротором, содержащий блок прямого преобразования координат со входом для сигнала активного тока и входами для гармони ческих функций, датчик и задатчик частоты вращения ротора и формирователь гармонических функций частоты вращения ротора, вход которого подключен к выходу задагчика частоты вращения ротора, а выход соединен со входами для гармонических функций блока прямого преобразования координат, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, в него введены юрмирователь отклонения частоты вращения ротора от заданной, формирователь производной частоты вращения ротора и сумматор, выход которого соединен со входом для сигнала активного тока блока прямого преобразования координат, а входы подключены к выходам формирователей отклонения и производной частоты вращения ротора, входы которых соединены с выходом, датчика частоты вращения ротора, при этом дополнительный вход формирователя отклонения частоты вращения ротора соединен с выходом задатчика частоты вращения ротора. Источники информации.,, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 523501, кл. Н 02 р 7/42, 1976. 2.Патент США № 3859578, кл. , 1974.