Устройство для управления синхронной машиной Советский патент 1981 года по МПК H02P7/42 H02P5/34 

Изобретение относится к электро- технике, в частности к устройствам управления машинами переменного тока и может быть использовано в регулируемом электроприводе. Известно устройство управления синхронной машиной, содержащее преобразователь частоты, датчик гармоничес ких сигналов углового положения и блок обратного преобразования координат. Устройство имеет возможность раз дельного регулирования продольной и поперечной составляющих статорного тока синхронной машины Cl. К недостаткам.извеетного устройства можно отнести его сложность всле ствие наличия блока преобразования ко ординат. Известны устройства управления синхронной машиной, содержащие преобразователь частоты и датчик гармонических сигналов углового положения, выполненный на основе измерительной машины с двухфазной обмоткой на ста торе и трехфазной на роторе 2. Устройства имеют возможность раздельного регулирования продольной и поперечной составляющих статорного тока. К недостаткам известных ycтpoйctв. можно отнести наличие скользящих контактов, с помощью которых снимается напряжение с роторных обмоток. Кроме того, промышленностью не выпускаются серийные измерительные машины с двумя обмотками на статоре и тремя на роторе, что тоже следует отнести к недостаткам известных устройств. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство управления синхронной машиной, содержащее преобразователь частоты, к выходам которого подключены обмотки машины, а ко входам - выходы трехфаэного датчика гармонических сигналов углового положения ротора машины, вы38полненного на основе фазовых выпрямителей, и электромеханического фазовра щателя типа бесконтактного сельсина 3. Трехфазная обмотка сельсина подклю чена к источнику трехфазного напряжения частоты и.) . С однофазной обмотки сельсина снимается гармонический сигнал, частота которого отличается о от частоты ojo на частоту вращения ротора сельсина ии. Однофазная обмотка сельсина подключена к первым входам трех фазовых выпрямителей, ко вторым входам которых подключены выходы трехфазного источника прямоуголь ного сигнала частоты ио. Сигнал на вы ходе каждого фазовращателя пропорционален произведению амплитуды гармонического сигнала на его входе и синуса разности фаз сигналов на его входах, т.е. частота его равнаOIQ. Таким образом, на выходах фазовых выпрямителей образуется трехфазная система гармонических сигналов углового положения. Выходы фазовых выпрямителей подключены ко входам преобразователя частоты.

К недостаткам известного устройства следует отнести невозможность раздельного регулирования продольной и поперечной составлякхдих статор1 ого тока или напряжения синхронной машины.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей известного устройства путем образования каналов для раздельного регулирования продольной и поперечной составляющих статорного тока или напряжения синхронной машины.

Цель достигается тем, что в известное устройство управления синхронной машиной, содержащее преобразователь частоты, к выходам которого подключены обмотки машины, а ко входам - выходы трехфазного датчика гармонических сигналов углового положения ротора, снабженного дополнительным однофазным выходом, а входы .датчика соединены с трехфазным источником гармони™ ческого переменного напряжения, первы источник трехфазного прямоугольного напряжения, вход которого соединен с источником гармонического переменного напряжения, а выходы подключены к вторым входам первого, второго и третьег фазовых выпрямителей,, введены два блока перемножения, второй источник трехфазного прямоугольного напряжения четвертый, пятый, шестой фазовые выНа чертеже представлена структура устройства для управления синхронной машиной.

На роторе синхронной машины 1 закреплен вал трехфазного фазовращателя 2, например, трехфазного бесконтактного сельсина. Фазовращатель питается от трехфазного источника 3 переменного напряжения. Выход фазовращателя (однофазная обмотка сельсина) подключен к первым входам блоков 4, 5 перемножения двух сигналов. Выход блока 4 подключен к первым входам фазовых выпрямителей 6, 7, 8, ко вторым входам которых подключены выходы первого трехфазного источника 9 прямоугольного напряжения. Выход блока 5 перемножения подключен к первым входам- фазовых выпрямителей 10, 11 и 12, ко вторым входам которых подключены выходы второго трехфазного источника 13 прямоугольного напряжения. Выходы фазовых выпрямителей подключены ко входам сумматоров И, 15, 1б. Выходы сумматоров соединены со входами пре обр азов ат ел я 17 частоть, питающего статорные обмотки машины. Вторые входы блоков перемножения h, 5 являются входами каналов регулирования продольной и поперечной составляющих статор0 ного тока (напряжения) синхронной машины. Источники 3, 9, 13 синхронизированы.

С выхода фазовращателя снимается .гармонический сигнал

5 иф (uJot+A), (1) где Uff - константа;

OjQ- частота питания фазовращателя2 прямители и три сумматора, причем однофазный выход датчика углового положения подключен к первым входам первого и второго блоков перемножения, выход первого блока перемножения подключен к первым входам первого, второго и третьего фазовых выпрямителей, выход второго блока перемножения подключен к первым входам четвертого, пятого и шестого фазовых выпрямителей, ко вторым входам которых подключены выходы второго трехфазного источника прямоугольного напряжения, выходы первого и четвертого, второго и пятого, третьего и шестого фазовых выпрямителей соединены со входами соответственно первого, второго и третьего сумматоров, а входы сумматоров соединены со входами преобразователя частоты. 5 cL - угол поворота ротора синхро ной машины, t - время. С выходов блоков перемноженпя 4 5 снимаются соответственно сигналы Li(j U5 иф- и (2) и.,. Uji и, где Uj, UQ - сигналы задания величин соответственно продольной и поперечной состав ляющих статорного тока (напряжения) С выхода источника 9 снимается трехфазная система прямоугольных на лряжений Ugi Ug. U.,Sign{sin u;ot+(i-l)J(3 где i 1 , 2, 3, U - константа. 13 снимается, и выхода источника сдвинутая на по отношению к систе ме напряжений UQ. , трехфазная система прямоугольных напряжений Цз1 г Uv o SigntsinCWot-ff (i-1)-b|lj( Выходной сигнал каждого фазового выпрямителя пропорционален произведе нию амплитуды гармонического сигнала на его входе и синуса разности фаз сигналов на его входах. Исходя из ск занного и выражений (}-.k), сигналы на выходах фазовых выпрямителей образуют две сдвинутые на I трехфазные системы гармонических напряжений и«. а.1 и и,„,,, 6,7,8й (0,11,.Q-i Чт,8 KU« Ugsin d+|-(i-t) Щои-«.-1й-1 KUm,(i-1)J (6 где , Цо,-И,2сигналы на выходах фазовых выпрямителей 6,7. 8 и 10,11,12 соответственноК - константа. На выходах сумматоров 1, 15 16 получим трехфазную систему напряжений , Ц5-, ЦеU.U K U 5 nci U Coscl3 -, . -- ) V ()1 А - -w . Ш 45 16- т;, .. , jj. Мгновенные знамения токов (напря жений) а обмотках синхронной машины пропорциональны мгновенный значениям сигналов на выходах сумматоров 14, 155 16. Изменяя сигналы Ug и Ua на входах блоков перемножения, можно раздельно регулировать продольную и поперечную поставляющие статорного тока (напряжения) синхронной машины. Я Применение описанного устройства позволяет расширить Функциональные его возможности за счет раздельного регулирования статорного тока по продольной и поперечной осям. Формула изобретения Устройство для управления синхронной машиной, содержащее преобразователь частоты, к выходам которого подключены статорные обмотки машины, а ко входам выходы трехфазного датчика гармонических сигналов углового положения ротора, снабженного дополнительным однофазным выходом, входы которого соединены с трехфазным источником гармонического переменного напряжения, первый источник трехфазного прямоугольного напряжения, вход которого соединен с источником гармонического переменного напряжения, а выходы подключены ко вторым входам первого, второго и третьего фазовых выпрямителей, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем образования каналов для раздельного регулирования продольной и поперечной составляющих статорного тока или напряжения, в него введены два блока перемножения, второй источник трехфазного прямоугольного напряжения, соединенный по входу с первым источником трехфазного прямоугольного напряжения, четверт-ъ Й, пятый, шестой фазовые выпрямители и три сумматора, причем однофазный вы.ход датчика углового положения подключен к первым входам первого и второго.блоков перемножения, выход первого блока перемножения под слючеи к первым входам первого, второго и третьего фазовых выпрямителей, выход второго блока перемножения подключен к первым входам четвертого, пятого и шестого фазовых выпрямителей, ко вторым входам которых подключены выходы второго трехфазного источника прямоугольного напряжения, выходы первого и четвертого, второго и пятого, третьего и шестого фазовых выпрямителей соединены со входами соответственно первого, второго, и третьего сумматоров, а входы сумматоров подключены ко входам преобразователя частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР W 520682, кл. И ог р , 1370. 1 2.Бродовский В.Н., Иванов Б.С. Приводы с частотно-токовым управлением. М., Энергия, 197ч, с« 23. 3.Юрьев Н.Я. Структура бескон8883228тактного электропривода с частотнотоковым управлением на базе синхронного реактивного двигателя. В сб. Электромеханические устройства, Воронеж, j 1978, с. 103.