Частотно-регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода антенн радиолокационных станций . Целью изобретения является улучшение динамических показателей электропривода за счет увеличения быстродействия и повьшения точности регулирования момента. Указанная цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод блока 16 вычисления момента и второго блока 17 фазных сумматоров. Благодаря этому можно осуществить компенсацию амплитудных и фазных ошибок замкнутых контуров регулирования фазных токов за счет применения скользящих режимов и выбора плоскости переключения в функции вьщ1еуказанных ошибок и их производных . I з.п. ф-лы, 4 ил. Q

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (I!) (э1)4 Н 02 Р 7 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4089694/24-07 (22) 14.07.86 (46) 07.01 ° 88. Бюл. Р 1 (72) В. Э, Голубицкий, О. А. Дегтяренко, А, Н. Домнин, Ю. М. Клименко, А. И. Лиманский, А. Г. Мусиенко, А. В. Садовой и Б. А. Сухинин (53) 621.313.333.072.9(088.8) (56) Патент США N 4047083, кл. 318231, 1977.

Слежановский О. В. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 125, рис. 38. (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода антенн радиолокационных станций. Целью изобретения является улучЮ шение динамических показателей электропривода sa счет увеличения быстродействия и повьппения точности регулированияия момента. Указ анная цель достигается введением в частотно-регулируемый электропривод блока 16 вычисления момента и второго блока 17 фазных сумматоров. Благодаря этому можно осуществить компенсацию амплитудных и фазных ошибок замкнутых контуров регулирования фазных токов эа счет применения скользящих режимов и выбора плоскости переключения в функ- ® ции вьппеуказанных ошибок и их производных. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1365335

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе асинхронных двигателей и может

5 быть использовано в быстродействующих следящих приводах, например антенн радиолокационных станций.

Целью изобретения является улучшение динамических показателей электропривода за счет увеличения быстродействия и повьппения точности регулирования момента.

На фиг. 1 представлена функциональная схема частотно-регулируемого 15 электропривода; на фиг. 2 - схема блока компенсации; на фиг. 3 — схема блока вычисления момента; на фиг. 4 векторная диаграмма асинхронного двигателя. 20

Частотно-регулируемьй электропривод содержит асинхронный двигатель 1 (фиг. 1), подключенный через блок 2 датчиков фазных токов к выходам преобразователя 3 частоты, датчик 4 потокосцепления, датчик 5 частоты вращения, связанные с асинхронным двигателем 1, регулятор 6 частоты вращения, вход которого соединен с выходом датчика 5 частоты вращения, а выход - с первым входом регулятора

7 момента, регулятор 8 потокосцепления, блок 9 вычисления составляющих тока статора, подключенный входами к выходам блока 2 датчиков фазных токов, блок 10 вычисления составляющих потокосцепления, соединенный входами с выходами датчика 4 потокосцепления и с выходами блока 9 вычисления составляющих тока статора, векторный 10 анализатор 11, подключенный входами к выходам блока 10 вычисления составляющих потокосцепления, блок 12 компенсации, соединенный входом с выходом датчика 5 частоты вращения, последовательно соединенные преобразователь 13 координат, первый блок

14 фазных сумматоров и блок 15 регуляторов фазных токов, при этом выход модуля потокосцепления векторного анализатора 11 подключен к входу регулятора 8 потокосцепления, a выходы опорных функций векторного анализатора 11 подключены к соответствующим опорным входам преобразователя 13 координат.

В частотно-регулируемьй электропривод введены блок 10 вычисления момента и второй блок 17 фазных сум2 маторов, а блок 12 компенсации снабжен двумя дополнительными многофазными входами, первый из которых под- ключен к выходам первого блока 14 фазных Сумматоров, а второй — к выходам бЛока 10 вычисления составляющих потокосцепления, при этом выходы блока 12 компенсации подключены к соответствующим входам второго блока

17 фазных сумматоров, соединенного входами с выходами блока 15 регуляторов фазных токов, а выходами — с управляющими входами преобразователя

3 частоты. Входы блока 16 вычисления момента подключены к выходам блока

9 вычисления составляющих тока статора и блока 10 вычисления составляющих потокосцепления, а выход блока

16 вычисления момента соединен с другим входом регулятора 7 момента, выход которого и выход регулятора 8 подключены к соответствующим управляющим входам преобразователя 13 координат.

Блок 12 компенсации выполнен с двумя умножителями 18 и 19 (фиг. 2), двумя масштабными усилителями 20 и

21, двумя инвертирующими усилителями

22 и 23, двумя сумматорами 24 и 25 и тремя узлами 26-28 выделения знака ошибки, каждый из которых снабжен пропорционально-дифференцирующим звеном 29, релейным элементом 30, управляемым коммутатором 31 на два положения, инвертирующим усилителем 32 и сумматором 33. Первые входы умножителей 18 и 19 объединены между собой и образуют основной вход блока 12 компенсации, вторые входы умножителей 18 и 19 образуют первый дополнительный многофазный вход блока 12 компенсации. Выход первого умножителя 18 через первый масштабный усилитель 20, а выход второго умножителя

19 через второй масштабный усилитель

21 подключены к входам первого сумматора 24. Выход первого масштабного усилителя 20 через первый инвертирующий усилитель 22, а выход второго масштабного усилителя 21 непосредственно соединены со входами второго сумматора 25. Выход второго умножителя 19 через второй инвертирующий усилитель 23 подключен к первому входу первого узла 26 выделения знака ошибки. Выходы сумматоров 24 и 25 соединены с первыми входами соответственно второго и третьего узлов 27

1365335 где Р„ — число пар полюсов;

К„ — коэффициент.

Составляющие „, „ потокосцепления ротора вычисляются в блоке 10 по значениям потокосцеплений от потока воздушного зазора, измеренных с помощью датчика 4 потокосцепления, выполненного, например, на элементах

Холла по соотношениям

55 и 28 выделения знака ошибки. Второй дополнительный многофазный вход блока 12 компенсации соединен со вторыми входами узлов 26-28 выделения зна-

5 ка ошибки, в каждом из которых к второму входу подключена цепочка из последовательно соединенных пропорци онально-дифференцирующего звена 29 и релейного элемента 30, выходом соеди- 10 ненного с управляющим входом коммутатора 31, средний вывод которого образует первый вход узла 26-28 выделения знака ошибки, а переключающие выводы коммутатора 31 через инвертор

32 и непосредственно подключены к входам сумматора 33, выход которого образует соответствующий выход блока

12 компенсации.

Блок 16 вычисления момента содер- 20 жит умножители 34 и 35 (фиг. 3), инвертирующий усилитель 36 и сумматор

37. Первые и вторые входы умножителей 34 и 35 образуют соответствующие входы блока 16 вычисления момента. 25 .Выход умножителя 34 непосредственно, а выход умножителя 35 через инвертирующий усилитель 36 подключены к входам сумматора 37, выход которого образует выход блока 16 вычисления мо- 30 мента.

Частотно-регулируемый асинхронный электропривод работает следующим образом.

Сигнал задания частоты вращения

U» поступает на вход регулятора 6

< з частоты вращения, на другой вход которого поступает сигнал обратной связи с выхода датчика 5 частоты вращения, Сигнал с выхода регулятора 6 40 частоты вращения, являющийся заданием момента М, поступает на первый вход регулятора 7 момента, на второй вход которого поступает сигнал обратной связи с выхода блока 16 вычисле- 45 ния момента, в котором вычисление мо-. мента осуществляется по выражению

2 . 3 г г "гa 5р гр с(50

Yg ггпу 1(Q - 5с г где ц,, д- выходные сигналы датчис(д

* ка 4 потокосцепления; — значения составляющих тока статора в координатных осях, вычисляемые в блоке 9 по выражениям

I 6 с)

3/3 с использованием выходных сигналов блока 2 датчиков фаэных токов °

С выхода регулятора 7 момента выходной сигнал i» поступает на соот25 ветствующий управляющий вжд координатного преобразователя 13, на второй управляющий вход которого поступает сигнал с выхода регулятора 8 потокосцепления.

В векторном .:анализаторе 11 определяется модуль потокосцепления ротора и опорные гармонические функции по соотношениям зjï = у /ltd „(; соз y = /1у„„1(1).

Модуль потокосцепления „„ I в качестве сигнала обратной связи поступает на вход регулятора 8у. а опорные гармонические функции sin j cos p подаются на опорные входы преобразователя 13 координат.

В преобразователе 13 координат осуществляется переход из вращающихся координатных осей 1 и 2 к непод вижным о(, р а затем к трехфазным координатным осям А, В, С.

Сигналы задания фазных токов статора i» i», » с выходов преобразователя 10 координат поступают на входы блока 14 сумматоров, на другие входы которого поступают сигналы i с выходов блока 2 датчиков фазных токов, Выходные сигналы Е„, Е, Е с блока 14, являющиеся сигналами ошибки, поступают на входы блока

l5 регуляторов фазных токов и на вход блока 12 компенсации, на другие

1365335

Б„= Е„+ С Eä, S,yE,+CE,; (Б =Е +СЕ ц j+lt + цМ ул A кл %% y U% ° в кв

i%% + ЦМ ус с кс (2) Е„,, = -ык, у,р;

Е = ыК y„„<, (3) Еус кс К ч кл з1 п SA

= U„sign Б

11% = U c ваап Sñ, кс входы которого поступают сигналы

1 „., - с выхода блока 10 и м - с вы" хода датчика 5 частоты вращения.

Исходя из векторной диаграммы асинхронного двигателя (фиг. 4), про5 екции обобщенного вектора ЭДС вращения Е на неподвижные оси координат

Ы, р равны

Е = -ыК (у sing;

Е = ыК 4, cosy.

OJ p

С учетом (1) выражение (2) записывается в виде

Сигналы компенсации ЭДС вращения имеют вид

Еил

КA пи

Есме

"ИВ =К

nv где Е „, Е, Š— составляющие ЭДС, преобразованные из осей Н,. р к 35 фазным координатам А9 В9 С9

К „ - коэффициент передачи преобразователя частоты. 40

Указанные сигналы компенсации формируются с помощью блока 12 и подаются на первые входы узлов 26-28 выделения знака ошибки, на вторые входы кОтОрых пОдаются сигналы ошибки Е> 45

Е, Е с выходов блока 14 сумматоров.

В основу работы узлов 26-28 выделения знака ошибки заложен следующий алгоритм: где S д,,S,,S — поверхности переключения, которые определяются следующими выражениями: где С - константа.

На выходах блока 17 дополнительных сумматоров формируются сигналы где ill i ll i ll — выходные сигнаЛ 9 В лы блока 15 регуляторов фазных токов.

По сиГналам U U уВ„U ус осУЩествляется управление преобразователем

3 частоты.

Таким образом, введение в частотно-регулируемый электропривод блока

16 вычисления момента и использование его выходного сигнала в контуре обратной связи по моменту, а также блока 17 сумматоров, на входы которых поступают компенсирующие сигналы по ЭДС вращения асинхронного двигателя с блока 12 компенсации, позволяет осуществить компенсацию амплитудных и фазовых ошибок замкнутых контуров регулирования фазных токов за счет применения скользящих режимов и выбора плоскости переключения в функции вьппеуказанных ошибок и их производных, благодаря чему в сравнении с известным решением обеспечиваются более высокие динамические показатели за счет увеличения быстродействия и повышения точности регулирования момента.

Формула из обр е т ения

1 . .Частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель9 подключенный через блок датчиков фазных токов к выходам преобразователя частоты, датчики потокосцепления и частоты вращения, связанные с асинхронным двигателем, регулятор частоты вращения, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, а выход - с первым входом ре« гулятора момента, регулятор потокосцепления, блок вычисления составляющих тока статора, подключенный вхо1365335 дами к выходам блока датчиков фазных токов, блок вычисления составляющих потокосцепления, соединенный входами с выходами датчика потокосцепления и с выходами блока вычисления составляющих тока статора, векторный анализатор, подключенный входами к выходам блока вычисления составляющих потокосцепления, блок компенсации, соединенный входом с выходом датчика частоты вращения, последовательно соединенные преобразователь координат, первый блок фазных сумматоров и блок регуляторов фазных токов, при этом выход модуля потокосцепления векторного анализатора подключен к входу регулятора потокосцепления, а выходы опорных функций векторного анализатора подключены к соответствующим опорным входам преобразователя координат, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения динамических показателей за счет увеличения быстродействия и повыше- 25 ния,точности регулирования момента, введены блок вычисления момента и второй блок фазных сумматоров, а блок компенсации снабжен двумя дополнительными многофазными входами, первый из которых подключен к выходам первого блока фазных сумматоров, а второй — к выходам блока вычисления составляющих потокосцепления, при этом выходы блока компенсации подключены к соответствующим входам второ35

ro блока фазных сумматоров, соединенного входами с выходами блока регуляторов фазных токов, а выходами с управляющими входами преобразователя частоты, входы блока вычисления момента подключены к выходам блоков вычисления составляющих тока статора и потокосцепления, а выход блока вычисления момента соединен с другим вхо45 дом регулятора момента, выход которого и выход регулятора потокосцепления подключены к соответствующим управляющим входам преобразователя коорди50

2. Электропривод по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок компенсации выполнен с двумя умножителями, двумя масштабными и двумя инвертирующими усилителями, двумя сумматорами.и тремя узлами вьделения знака ошибки, каждый из которых снабжен пропорционально-дифференцирующим звеном, релейным элементом управляемым коммутатором на два положения, инвертирующим усилителем и сумматором, первые входы умножителей объединены между собой и образуют основной вход-блока компенсации, вторые входы умножителей образуют первый дополнительный многофазный вход блока компенсации, выход первого умножителя через первый масштабньпЪ усилитель, а выход второго умножителя через второй масштабный усилитель подключены к входам первого сумматора, выход первого масштабного усилителя через первый инвертирующий усипитель, а выход второго масштабного усилителя непосредственно соединены с входами второго сумматора, выход второго умножителя через второй инвертирующий усилитель подключен к первому входу первого узла выделения знака ошибки, выходы первого и второго сумматоров соединены с первыми входами соответственно второго и третьего узлов вьгделения знака ошибки, второй дополнительный многофазный вход блока компенсации соединен с вторыми входами узлов вьщеления знака ошибки, в каждом из которых к второму входу подключена цепочка из последовательно соединенных пропорционально-дифференцирующего звена и релейного элемента, выходом соединенного с управляющим входом коммутатора, средний вывод которого образует первый вход узла вьщеления знака ошибки, а переключающие выводы коммутатора через инвертор и непосредственно получены к входам сумматора, выход которого образует соответствующий выход блока компенсации.

1365335

Составитель А. Жилин

Редактор Г. Волкова Техред M.Ходанич КорректоР С. Иекмар

Заказ 6655/55

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4