Устройство управления электроприводом переменного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P5/34 H02P7/36 

365 задающего сигнала момента и сигнапа обратной связи по моменту и perynsrrop мо мента. Выход канала регулирования подключен к первому входу координатного преобразователя. На второй вход координатного преобразователя поступает сигнал второго канапа регулирования (канала потока). В этой системе электропривода переменного тока с преобразователем частоты с широтно-импупьсной модуляцией (ШИМ) применено прямое управление моментом путем вве|Дения жесткой отрицательной обратной связи по моменту. Однако управление моментом в переходных режимах в этом случае возможно лишь очень больших коэффициентах усипения в канале рег5 лировакия скоростИ| что в электроприводах переменного тока с преобразователями частоты типа, отличного от преоб.разователя типа ШИМ, практически не осуществимо по соображениям устойчивости и помехозащищенности. Снижение коэффициента усиления до реально осуществи МЫх значений приводит к снижению точнос тиуправления моментом и не обеспечивает высокого .качества переходных процессов.. Цепью изобретения является повышение точности регулирования. Цепь достигается тем, что в устройо во введен блок обратных и компенсирующих связей по моменту, входы которого подключены к блоку обратного преобразования координат, а выходы - к упом нутым элементу сравнения и сумматору. Возможность достижения указанной цели с помощью предлагаемого устройст ва вытекает из следующего. Управления статора (ротора) асинхронн го двигателя можно представить в виде: . где к,.,-.Таи эквивалентные коэффици эКо, , енты усиления и постоянная времени. - сумма членов, характер зующих взаимное влияние фаз. . . . Ь jT KMisf is -Ug- y r Цп ( KM(pf .(«%sif r- s4V) 58 Запись уравне1тя ротора в формуле (l) позволяет осуществить техтшпескую оптимизацию по моменту известными методами (например методами, испошхзуемыми в системах подчиненного регулирования параметров) и найти структуру для управления моментом как со стороны статора, так и со стороны ротора. Выражения могут быть существенно упрощены при регулировании в осях, связанных с векторами потокосцеплений статора (р- и ротора ipj, , Например,-в осях („ для частотно-управляемого двигателя имащины двойного питания сигналы ,2. ,. , вычисляются по ,KM(S формулам: , Следует отметить, что блок вычисления S. проще блока вычисления §.,, в известных системах, так как не содержит делительных и дифференцирующих устройств. Сигнал обратной связи по моменту может сниматься с датчика момента, например с измерителя крутящего момента И КМ (этот случай показан на чертеже пунктиром) или определяться по известным формуламНапример, в колеблющейся системе координат, св$1занной с векторомф , имеет место соотнощение: ,М-К ж й мгHa чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства, применительно к машине двойного питания. Предлагаемое устройство может быть испогаьзовано также в частотно-регулируемом асинхронном двигателе. На чертеже приняты следующие обозначения:ЗИ - задатчик интенсивности, Ф - фильтр, SCl-tSCe -.элементы сравнения, PC - регулятор скорости, РМ - регулятор момента,С1-С2 - сумматоры, P-ivS регулятор реактивного тока, БОКСМ - блок обратной и компенсирую.шей связи по моменту, КП1,КП2 - координатные преобразователи, РФа, РФв, РФС - регуляторы фазных токов, ПЧНС - преобразователь частоты с непосредственной связью. 5 АД - асинхронный двигатель, УМ - углоизмерительн.1Я машина, ТГ - тахогенератор. Система содержит два канала регупирования, работающих на нулевой частоте канал регулирования скорости (момента) и канал регулирования реактивного тока (вместо реактивного тока вторым каналом можно регулировать потокосцепление статора, поток). При этом каналы регуггирования могут быть построены в системе координат, связанной с одним из обобщенных векторов машины: напряжении статора Og , потокосцеппений ; (pj, и токов 1 , i S Как показывает анаяиз, при регулировании момента по оси, перпендикулярной вектору потоксюдепления статора или ротора, существенно упрощается вычисление сигнала компенсации по моменту. Однако . для машины двойного питания наиболее простой оказывается система с непосредственным регулированием момента, построенная в координатах х, у, связанных с вектором Ug , Канал регугтарования скорости содер жит задатчик интенсивности ЗИ, выход которого через фильтр ф соединен с эпемеи том сравнения ЭС2 задающего сигнала, и сигнала отрицательной обратной связи по скорости. Выход ЭС2 подключен к регуйя тору скорости PC. Выход регул5п-ора скорости соединен с эпементом сравнения ЭС2 задающего сигнала момента М, и сигнала обратной связи по моменту, выход элемента ЭС2 подключен ко входу регуп тора момента РМ; выход регул5ггора момента РМ соединен с сумматором С2. . Второй вход сумматора С 2 подключен к выходу блока обратной связи и коммутирующей связи по моменту БОКСМ, входы которого соединены с выходами блока обратных координатных преобразований КП2 Выход сумматора С 2 соединен с преобразователем координат КП1. Второй канал в показанной на черт, системе - канап регулирования реактивного тока статора. Канал содержит регулятор реактивного тока элементом сравнения задающего сигнала реактивного тока i J и сигналом обратной связи iyj Выход регулятора реактивного тока соединен с сумматором, на второй вход которого поступает сигнал компенсации влияния фаз на реактивный ток 2.ц . Выход сумматора соединен со вторым входом коорди- натного преобразователя КП1. 5586 Выхош г координатного преобразователя Kill соединены через элементы сравнения ЭС4-ЭС6 с регулятором фазных токов ротора РФа, РФв, РФс. Выход регуляторов фазных токов соединяется со входами системы импульсно-фазового управления ПЧНС, ПЧНС включен в ротор асинхронного двигателя АД. С ротором АД механически .связана yi лоизмеритепьная машина УМ, Сигналы УМ, и также сигнат 1 датчиков фазных токов статора и ротора двигатепя поякшочаются ко входу координатного преобразователя КП2. Выходы КП2 соедингаотся со входами узлов сравнения, сумматоров и КП1. На роторе АД устанавливается также измеритель крутящего момента ( для варианта с датчиком момента). Выход изме. рителя момента соединяется со входом элемента сравнения ЭСЗ (на чертеже связь показана пунктиром), Устройство работает спедукмцю обр, зом. При изменении задающего сигнала по скорости или момента нагрузки изменяет ся сигнал на входе регулятора скорости, вызывая изменение задающего момента. После преобразований в ПИ-регуляторю момента и суммирования с сигналом Z, функция регулирования 0 пересчитывается совместно с сигналом по каналу реактивной мощности в сигналы заданий фазных токов статора (ротора). Сигнал обратной связи по моменту (если отсут ствует датчик момента) и сигнал S... формируется в блоке обратной и компенсирующей связи по моменту БОКСМ. Формирование сигнала обратной связи по моменту 1ФОИЗВОДИТСЯ в блоке БОКСМ по формуле: W |pKsMs-i ys4s) Величины потокосдеплений статора по осям X, у у , вычисляются на операционных усилителях в режиме интег рирования по формулам: yx.Hs -oH. ys Hs- oPxs- s) -l() Сигнал компенсации L рассчитыватся по формуле: . Гкм %К Язг-иуЛх5- г(Н.5Ук, П.УЧ н Величины потокосцеппений роторац ф рассчитываются по формулам: i % L.v. Ь «I Wl Величина амплитуды напряжения стат ра /U., I равна: Пересчет сигналов управпения по кан лам регулирования момента и реактивно тока в координатах х, у в сигналы упра ления на частоте скольжения U gjjUyQJ ( Иу ; LTyc производятся в б кё КП1 по формулам: ..sm|. .,sinjb4U cosjb; УЯ где: Jb - угол между вектором, напряже ния и„ и осью d , направленной по оси обмотки фазы а ротора. Гармонические функции sin jb ; cos $э (частотой оЭ скольжения) вычисляются в бпоке КП2 по формулам: cos CoscX.- SincX Sin 5- i Sinjb sin}rcosc«--cos|sin(X , где: ct. - угол между осями обмоток фа А статора и фазы а ротора; функции siwoi. ; Cosct (частотой oJ ротора) снимаются с углоизмерительиой машины f - угол между вектором U и осью обкютки фазы А статора; сигнал ; COS ly (частотой oJ сети) опр деляются по напряжениям статора: , sin i (osj Реактивная u,, и активная 1„с со . ставляюшие тока статора определяются по формулам: VsV/ n jisSinj-, Ss UsSinr j.,sCos ctS При изменении напряжения питающей сети изменяется момент машины и, сп дователы о, сигнал обратной связи по м менту. Функция регулирования U изменяется таким образом, чтобы компенсировать влияние возмущения и возмущающее воздействие в сети отрабатывается & ICTродействуюшим внутрен)шм контуром по моменту, не вызывая, практически, колебаний момента двигателя. Таким образом, предлагаемое устройство позволит оптимизировать систему непосредственно по моменту без блоков деления, характерных для известных систем и,в случае применения датчиков момента, позволит повыситьточность работы электропривода. Формула изобретения Устройство управления электроприводом переменного тока, содержащее преобразо.ватель частоты, подключенный к обмоткам асинхронного двигателя, 0локи прямого и обратного преобразования координат, два канала регулирования, одним из которых является канал регулирования скорости с последовательно включенным регулятором скорости, элементом сравнения, регулятором момента и сумматором, при этом выходы обоих упомянутых каналов регулирования соединены со входом блока прямого преобразования координат, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введен блок обратных и компенсирующих связей по моменту, входы которого подключены к блоку обратного преобразования координат, а выходы - к элементу сравнения и сумматору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. BEaschke FeEiXuDas Pwnzip des FeEddowe tiettjng die GWtwdEa e ftJp d-te Tt4aVJSvektDr -T3e a un von DrehfeEdmaschinen-Siemens-Z , 1971,45 иЮ 2. FEotep W,, Rippe dep H. Die TransVektoJT-Regeeun fui den feEdorientier ten einen synchrontna scbine- Siemens-Z, 197j,45 ,н10 3 Дацковский Л. X. и др. Синтез систем подчиненного регулирования в асинхронных электротриводах с непосредственным преобразователем частоты, М., Электричество, 1975, № 9. А, PEunJ ett Л,В. Direct {бик and y edtjuaViott in а PWM inverte inductionrnotor dfive/lEEE TAS ЛпMu Meet, 1915 Pap Ю th, Лппи West, Hyatt PagTewsy JltCanta , 1975,591-597.