Электропривод переменного тока Советский патент 1979 года по МПК H02P5/34 H02P7/42 

2

К недостаткам известного электропривода относятся невысокие показатели качества регулирования скорости, поскольку гармонические функции формируются по составляющим ЭДС, наводимым потоком в воздушном зазоре машины, без учета индуктйвности рассеяния ротора, а сигнал обратной связи по скорости содержит большой уровень пульсаций, определяемый импульсным характером работы преобразователя частоты, питающего асинхронную маши ну.

Кроме того, в известном электроприводе пе обеспечивается линейная зависимость момента при больших значениях входного задающего сигнала, регулирующего-момент. Целью изобретения является увеличение перегрузочной способности при сохранении линейной зави(:имостйвратцаюЩего- момента от управляющего сигнала.

Указанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель, связанный через преобразователь частоты с координатным преобразователем, имеющим выходы сигналов задания составляющих тока намагничивания и активного тока ротора, блок формирования синусной и косинусной составляющих ЭДС, блок формирования гармонических функций, подключенный к. координатно.му преобразователю, и имеющий входы для сигналов задания составляющих тока намагничивания и входы для синусрюй и

косинусной составляющих ЭДС, блок сглаживающих дросселей, блок формирования сигнала скорости, введены два масщтабных преобразователя, подключенные между выходами, координатного преобразователя с сиг налами задания составляющих активного тока ротора и соответствующими донолнитеЛЬными входами для сигналов составляющих активного тока ротора, блока формирования гармонических функций. Кроме того, блок формирования гармонических функций учитывает наличие донолнительных сигнатбв задания составляющих активного тока

p6tdpaV a в электроприводвведен измеритель

пульсации напряжений, подсоединенный

между блоком сглаживающих дросселей и

блоком формирования сигнала скорости.

На фиг. 1 представлена функциональная

схема предложенного электропривода; на фиг. 2 - функциональная схема блока формирования гармонических функций; на фиг. 3- схема измерителя пульсаций напряжений.

Электропривод содержит а синхронный коръткозамкнутый двигатель 1, регулятор потокосцепления ротора 2, блок задания 3, регулятор намагничивающего тока 4, регуятор скорости 5, делительное устройство 6, егулятор 7 активного тока ротора, кооринатный преобразователь 8, блок форм ироания гармонических функций 9, масштабые преобразователи 10 и 11, координатный

преобразователь 12, преобразователь частоты 13, блок 14 сглаживающих дросселей, измеритель пульсаций 15, блок 16,датчиков напряжений, блок 17 датчиков токов, блок 5 18 формирования составляюн их ЭДС, координатные преобразователи 19 и 20, блок 21 компенсирующих сигналов, блок 22 формирования сигнала скорости.

Электропривод содержит как контуры обратной связи по фазным токам, охваты вающие преобразователь 13, так и контуры обратной связи по составляющим полного тока статора.

В электроприводе обратная связь по фазным токам выполнена жесткой, а преобразователь частоты 13 выполняет функции источника регулируемого тока. При этом обратные связи по составляющим тока статора являются слабыми и могут вообще не приниматься во внимание.

Асинхронный короткозамкнутый двигатель 1 управляется по двум каналам: каналу потокосцепления ротора (ось х) и каналу активного тока ротора (ось у)- Каждый из каналов управления состоит из двух контуров - внешнего и внутреннего.

В первый канал входит регулятор пото-косцепления ротора 2 (внешний контур), вход которого связан с блоком задания 3, и выходподключен ко входу регулятора намагничивающеготока 4.

Во второй канал входит регулятор ско0 рости 5 (внешний контур), вход которого связан с блоком задания 3, а вы.ход через делительное устройство 6 подключен ко входу регулятора 7 активного тока ротора (внутренний контур). Выходы обоих регуляторов тока 4 и 7 подсоединены к координатному 5 преобразователю 8, в котором фор.мируются сигналы задания составлйющих тока намагничивания и активного тока ротора в неподВИЖН1ИХ ортогональных осях статора, кото рые, записываются

А i;fssin0 ,Aixscose ,AiyiSJn0 , Д icfjCOsQ , где Aixs, А i-ifs - сигналы задания соответствуюняих каналов регулирования,

0 - угол поворота вращающейся системы координат (х, Y) относительно неподвижного статора.

5 Составляющие А i/ssinG и Д ixsCosQ поступают непосредственио на вход блока формирования гармонических функций, а составляющие AiyisinO и Д ijf.cosG - через масщтабные преобразователи 10 и И, коэффициенты преобразования которых постоян0 ны, равны между собой и записываются

К - где L - индуктивность рассеянияротора, L - полная индуктивность.

В координатном преобразователе 12 производится формирование трехфазной системы управляющих сигналов для преобразователя частоты 13. В блок 14 сглаживающих дросселей содержится три дросселя по одному в каждой фазе. ВторичЮз1е обмотки этих дроссели используются в измерителе 15 пульсаций напряжений. Фазные датчики напряжений 16 и токов 17 подсоединены к блоку 18 формирования синусной Eji и косинусной Е А составляющих ЭДС(связи показаны пунктирными линиями). Составляющие ЭДС могут быть получены также с помощью измерительных обмоток, размещаемых в рабочих пазах двигателя 1. В этом, случае нот необходимости устанавливать в привод блок 18. Выходы фазных датчиков токов подсоединены к координатному преобразователю 19. Б котором производится преобразование трехфазной системы, токов к двухфазной (Q , ). После преобразования в преобразователе 20 двухфазная система токов, связанная с неподвижным статором, приводится к двухфазной системе токов, связанной с осью потокосцепления ротора (к осям X, у), и поступает на соответствующие входы регуляторов токов 4 и 7. Выходы регуляторов токов 4 и 7 подключены также к блоку компенсирующих сигналов 21, в котором формируются сигналы в осях потокосцепления ротора для компенсации внутренних связей машины. На вход, блока 21 поступают сигналы о потокосцеплснии ротора р с выхода блока 9 и о скорости вращения со с выхода блока 22 формнро аипя сигнала скорости. На входы блика 22 поступают гармонические функции sinG и cose с блока 9, а также Е и с блока 18 (или с измерительных обмоток, размещаемых в двигателе 1). Один из входов блока 22 связан также с измерителем пульсаций напряжений 15. Блок формирования гармонических функций 9 содержит апериодические звенья 23 и 24, сумматоры 25 и 26, определитель амплитудь 27, делительные устройства 28 и 29. На вход апериодического 23 поступает сумма сигналов (KAiyssine), (А ixsCOsG ) и (Ed). Составляющая ( со знаком «минус поступает также на один из входов сумматора 25. На вход апериодического звена 24 поступает сумма сигна-лов (КД ioscosQ) (Ai/ssinG) и (Е). Составляющая (KAitfsCos©) со знаком «минус поступает также на один из входов сумматора 26. На выходах сумматоров 25 и 26 с учетом выводов, сделанных в (2), а также с учетом дополнительной коррекции, учитывающий индуктивность рассеяния ротора, получаем составляющие потокосцепления DOTOpa Y , определенные в осях статора. Принимая коэффициенты преобразования блоков 25-29, равны.ми единице, с выхода определителя амплитуды 27 имеем: . H VvV5.,-hS.ua Гармонические функции аргумента О форми руются на выходах блоков 28 и 29 как cose . sine г Измеритель пульсаций напряжений Jn содержит вторичные обмотки сглажпвак)и1и:х дросселей 30-32, соеди}1енных в трехфаз,ную звезду 33, резисто)ные звезды 34, 35, сумматоры 36 и 37, множите.ьиыс устройства 38, 39, сумматор 40. Фазы звезды 33 соединены с соответствующими фазами двух резпсториых звезд 34, 35. Средние точки этих резисторных звезд подсоединены к соответствующим входам сумматоров 36, 37. На входы этих сумматоров поступает соответственно ЕЙ, содержащие как основую составляюигую ЭДС, определяемую частотой вращения, так и пульсирующую составляющую, определяемую импульсным характером работы преобразователя энергии, n.yvibcaiuin с выхода резисторных звезд подключаются в противофазе к пульсирующим составляюии1:, содержащимся в Eft и Ed, поэтому с выхода сумматоров 36 и 37 снпмаютс я Ef и Ел. свободные от пульсаций. Выходы ;v;;i()AiiTtMi,)ных устройств 38, 39 подсоединены ко входу сумматора 40, с которого выходной сигнал используется в качестве сигипла скорости в замкнутой по скорое и системе регулирования. Введение в электропривод масц табных преобразователей 10 и 11 для учета индуктивности рассеяния ротора при формировать гармонических функций частоты токов статора, а также снижение пульсаций в сигna.ie обратной связи по скорости позволяHJT повысить качество регулирования скоростн. 10 сравнению с известными электро|;|)иводами и обеспечить расширение зоны линейности выходного момента. Формула изобретения 1. Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный короткозамкнутый двигатель, связанный через преобразователь частоты с координатным преобразователем, имеющим выходы сигналов задания составляющих тока намагничивания и активного тока ротора, блок формирования синусной и косинусной составляющих ЭДС, блок формирования гармонических функций, подключенный к координатному преобразователю и имеющий входы для сигналов задания составляющих тока намагничивания и входы для синусной и косинусной составляющих ЭДС, блок сглаживающих дросселей, блок формирования сигнала скорости, связанный с выходами блока формирования составляющих ЭДС и блока формирования гармонических функций, отличающийся тем, что, с целью увеличения перегрузочной способности при сохранении линейной зависимости момента от управляющего сигнала, в него введены два масштабных преобразователя, подключенные между выходами координатного преобразователя с сигналами задания составляющих активного тока ротора и соответствующими дополнительными входами для сигналов составляющих активного тока ротора блока формиров ания гармонических функций.

2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования гармонических функций содержит определитель амплитуды с двумя входами, два делительных устройства, два апериодических звена, входы которых являются входами самого блока формирования гармонических функций, при этом один из его дополнительных входов является входом одного апериодического звена, а друрой - входом другого апериодического звена, а также два сумматора, входы каждого из которых подсоединены к выходам соответствующих апериодических звеньев и их

661705

входам для сигналов составляющих активного тока ротора, а выходы - к соответствующим входам определителя амплитуды.

3.Электропривод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в него введен излТеритель пульсаций напряжений, подсоединенный между блоком сглаживающих дросселей и блоком формирования сигнала скорости.

4.Электропривод по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью упрощения, измеритель пульсаций напряжений содержит две резисторные звезды и дополнительные вторичные обмотки сглаживающих дросселей, соединенные в заезду, фазы которой подсоединены к соответствующим фазам резисторных звезд, .при этом средние точки этих резисторных звезд являются выходами измерителя пульсаций напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 1941312, кл. 21с, 59/36, 1971.

2.Известия АН СССР «Энергетика и транспорт, № 2, 1974, статья: Бродовский В. Н. и др. «Асинхронные приводы с частотно-токовым управлением.

н

39

t

сив

lPui.3