Устройство для моделирования параметров электромеханических систем с электрическими машинами

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях при исследовании динамики электромеханических систем с электромашинами , особенно с синхронными шаговыми двигателями. Цель изобретения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А7 (19) (s1)s G 06 G 7/62

ОС ед (О (1 ( (1 и

УДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

OMCTBO СССР

СПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) 4490621/24

) 06 10.88

) 30.08.93. Бюл. hh 32

) Всесоюзный научно-исследовательский ститут электромеханики

) В.П.Мамулин и Г;В.Трель

) Авторское свидетельство СССР

483678, кл. 6 06 G 7/48, 1973, Авторское свидетельство СССР

1251124, кл. G 06 G 7/64, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЭЛ ЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ

СИСТЕМ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МАШИНАМИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях при исследовании динамики электромеханических систем с электромашинами, особенно с синхронными шаговыми двигателями, Цель изобретения—

1837271 расширение класса решаемых задач. Она достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор 1, инверторы 4 и 5, интегратор 7; нуль-орган 8, компаратор 9, переключатели 12-14, два блока задания угла электрического шага машины, выполненные на двух источниках постоянного напряжения 22 и 23, введены сумматоры 2 и 3, инвертор 6, компараторы 10 и 11, переключатели-15 — 21, два блока задания фазового сдвига, выполненные. на двух источниках постоянного напряжения 24 и

- Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых моделях при исследовании динамики.электромеханических систем с электрическими машинами, особенно с синхронными трехфаэными шаговыми дви-. гателями, Цель изобретения — расширение класса решаемйх задач за счет воспроизведения полюсных рабочих магнитных потоков одновременно для трех фаз и реактивного момента электрической машины моделируемой электромеханической системы;

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1. второй

2 и третий 3 сумматоры, первый 4, второй 5 и третий 6 инверторы, интегратор 7, нульорган 8, первый 9, второй 10 и третий 11 компараторы, с первого 12 по десятый 21 переключатели, первый и второй блоки задания угла электрического шага, выполненные в виде первого 22 и второго 23 источников постоянного напряжения, первый и второй блоки задания фазового .сдвига, выполненные соответственно в виде третьего 24 и четвертого 25 источников .постоянного напряжения, с первого 26 по четвертый 29 функциональные преобразователи, выполненные, например, на тригонометрических блоках, Оно имеет вход задания. частоты вращения ротора электрической машины N(t);три выходапосигналам,полюсных рабочих потоков первой

Ф1 (д), второй Ф (0) и третьей <Ь(0) фаз, а четвертый выход по сигналу реактивного .момента Mp(6) электрической машины.

В процессе моделирования сигнал со входа задания à(t) поступает непосредственно на второй информационный входпервого переключателя 12 и через первый инвертор 4 на вход нуль-органа 8 и первый информационный вход первого переключа25; функциональные преобразователи 26-29, выполненные, например, на тригонометрических блоках. Устройство имеет вход задания частоты вращения ротора электрической машины а (t) и четыре выхода, три из которых по сигналам полюсных рабочих магнитных потоков .первой Ф1 (О). второй % (0) и третьей 45 (0) фаз, а четвертый по сигналу реактивного момента Мр(6) электрической машины моделируемой электромеханической системы, 1 ил. теля 12, с выхода которого сигнал, соответствующий co(t) Sgnf ÜOt ()), поступает на вход интегратора 7; С выхода последнего сигнал 0< (t), соответствующий углу полюс:5 ного рассогласования статора и ротора по первой фазе, поступает на первый вход, а через второй инвертор 5 на второй вход второго переключателя 13, на управляющий вход которого. поступает сигнал с нуль-орга10 на 8. С выхода второго переключателя 13 сигнал, соответствующий Ot (t) Sgll (а (t)), поступает на первый вход первого компаратора 9, на второй вход которого поступает сигнал с выхода третьего переключателя 14, "5 соответствующий дп (t) Sgn (AO> (t)), на первый и второй информационные входы .которого поступают. сигналы с разнополяр- . ных соответственно первого.22 и второго 23 источников постоянного напряжения, соот20 ветствующего углу электрического шага 6 „.

С выхода nepaoro компаратора 9 сигнал, соответствующий 89п (Л 01(т)), поступает на управляющие входы первого 12, третьего

14, пятого 16, шестого 17, седьмого 18 пере5 ключателей. С выхода интегратора 7 сигнал

01(т) поступает на вход второго функцио-нального преобразователя 27, выход которого служит первым выходом устройства

Ф1(0). С выходов разнополярных третьего

24 и четвертого 25 источников постоянного напряжения сигналы, соответствующие фазовому сдвигу на 120 электрических градусов, поступают соответственно на первые и вторые информационные входы четвертого

15 и пятого 16 переключателей, íà второй и первый информационные входы девятого переключателя 20. С выхода четвертого пе. реключателя 15 сигнал, соответствующий углу полюсного рассогласования второй фазы Oi (t) + 120 Sgn(AO> (t)),. поступает на второй вход первого сумматора 1, на первый вход которого поступает сигнал с выхода третьего переключателя 14. С выхода интегi 8372T1 6 атора 7 сигнал 0» (t) поступает на первый од третьего компаратора 11, вторые инормационные входы шестого 17 и седьмоо 18 переключателей, а с выхода инвертора сигнал поступает на первые информацинные входы этих переключателей и второо компаратора 10. С выходов шестого 17 седьмого 18 переключателей разнопоярные сигналы, соответствующие углу олюсного рассогласования по первой фае О» (t) Sgn (ЛО» (t)), поступают соответтвенно на первый и второй, второй и ервый информационные входы восьмого

9 и девятого 21 переключателей. С выхода осьмого переключателя 19 сигнал, соответтвующий

О» (t) Sgn (h,0» (т))

Sgn (8t (t) + 120 Sgn (ДВ! (t))} оступает на третий вход первого сумматоа 1, а сигнал с выхода десятого переключаеля 21, соответствующий

О» (t) Sgn (h, О» (т))

Sgn (В! (t) — 12D Sgn (ДВ! (t))} оступает на третий вход второго сумматоа 2. С выхода девятого переключателя 20 игнал, соответствующий углу полюсного ассогласования третьей фазы О» (t) - 120 х

Sgn (ЬО» (t)), поступает на второй вход торого сумматора 2, на первый вход котоого поступает сигнал с выхода третьего ереключателя 14. С выхода пятого перелючателя 16 сигнал поступает на вторые ходы второго 10 и третьего 11 компаратоов. С выхода второго компаратора 10 сигал поступает на управляющие входы (етвертого 15 и восьмого 19 переключатеей, а с выхода третьего компаратора 11 на, правляющие входы девятого 20 и десятого

1 переключателей. С выхода первого суматора 1 сигнал, соответствующий углу паюсного рассогласования второй фазы ,) (t), через третий инвертор 6 поступает на ход первого функционального преобразоателя 26, выход которого служит вторым

ыходом устройства Ф2 (8), С выхода второо сумматора 2 сигнал, соответствующий угу полюсного рассогласования третьей азы O)(t), поступает на вход третьего функционального преобразователя 28, выход которого служит третьим выходом устройства т(тз (8), и иа оервыи ввоатратьего суммаора 3, на второй и третий вход которого поступают сигналы с выходов соответственно третьего инвертора 6 и интегратора 7, С выхода этого сумматора сигнал поступает на вход четвертого функционально(о преоб5 разователя 29, выход которого служит четвертым выходом устройства Мр(ф

В результате устройство в аналоговом виде воспроизводит соотношение параметров электрической системы, содержащей

10 электрическую машину, описываемое следующей системой уравнений:

О» t) = jm (t) Sgn ЬО» (t) dt;

ЛО»() = 8 Sgn ЬО» (т)— — 8» (т) Sgn в (t) i9z (t) =84 Sgn ЛОф)— — О» (t) . Sgn Л О» (т) Sgn (О» (t) +

+ — 0 Sgn Л8» (t)) — — О Sgn (О» (t) +

1 1

3 3

1

0(t)= — 8 Sg ЛО (t)—

25 — O» (t) ЯцпЛО» (t} Sgn(0» (t)—

3 ()) 3

1

%(8)=Кф F(0»());

+ (8) = Кф F (0). ());

%(8) = Кф F (%(t));

40 мр (8) = Km FP (В! (t) + Вз (\) Вз (t))}, а при F(0) =$!пО, 45 Ф» (8) = Кф Sln 8» (т};

Ф (8) = Кф ° $)п б (с) =

= Кф ° Sln (О» (t) — 120 );

Фз(8) = Кф $)п 64() =

= Кф $)п (0» (т) + 120 );

50 где m(i) — частота вращения ротора электрической машины;

ВВ М (8)=Ки S!n(8(8!(t)+Вз(t)+Вз(t))}== K Sin (3 8» (t)), 18372 !1

О () — электрический угол полюсного рассогласования машины;

О> (t), 0z (t), Eb (t) — углы полюсных рассогласований по первой, второй и третьей фазам;

Ф (О), Ф (О), %٠— полюсные магнитные потоки в рабочих зазорах по первой, второй и третьей фазам;

Mp(6) — реактивный (статический синхронизирующий) момент машины;

F(0) — обозначение функционального преобразования;

О„= 90 — угол электрического шага машины н электрических градусах;

ЛО (t) — вспомогательная функция;

Кф, Km — коэффициенты масштабов потоков и момента;

Sgn — обозначение знака соответствующей функции.

Формула изобретения

Устройство для моделирования параметров электромеханических систем с электрическими машинами, содер>кащее первый сумматор, первый и второй инверторы, интегратор, нуль-орган, первый компаратор, первый, второй и третий блоки задания угла электрического шага, выполненные в виде первого и второго источников постоянного напряжения, причем выход первого инвертора соединен с первым информационным входом первого переключателя, выход которого подключен к входу интегратора, выход которого соединен с первым информационным входом второго переключателя и с входом второго иннертора, выход которого подключен к второму информационному входу второго переключателя, управляющий вход которого соединен с выходом нуль-органа, выход второго переключателя, управляющий вход которого соединен с выходом нуль-органа, выход второго переключателя подключен к первому входу первого компаратора, ныход которого соединен с управляющими входами первого и третьего переключателей, выход третьего переключателя подключен к второму входу первого компаратора,первый и второй информационные входы третьего переключателя соединены соответственно с выходами первого и второго источников постоянного напряжения, о т л и «ю щ e e— с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, н него введены второй и третий сумматоры, третий инвертор, второй и третий компараторы, семь переключателей, первый и второй блоки задания фазового сдвига, выполненные соответственно в виде третьего и четвертого источников постоянного напряжения, четыре функцио5

55 нальных преобразователей, причем второй информационный вход первого переключателя и вход первого инвертора обьединены и являются входом задания частоты вращения ротора электрической машины устройства, выход первого инвертора соединен с входом нуль-органа, выход третьего переключателя подключен к первым входам первого и второго сумматоров, выход второго сумматора соединен с первым входом третьего сумматора, выход третьего источника постоянного напряжения подключен к первым информационным входам четвертого и пятого переключателей, выход первого компаратора соединен с управляющими входами пятого, шестого и седьмого переключателей, выход второго инвертора подключен к первым информационным входам шестого и седьмого переключателей и первому входу второго компаратора, выход которого соединен с управляющими входами четвертого и восьмого переключателей, выход третьего компаратора подключен к управляющим входам девятого и десятого переключателей, выход первого сумматора соединен с входом третьего инвертора, выход которого подключен к второму входу третьего сумматора и входу первого функционального преобразователя, выход которого является выходом полюсного рабочего магнитного потока второй фазы устройства, выход интегратора соединен с вторыми информационными входами шестого и седьмого переключателей, первым входом третьего компаратора, третьим входом третьего сумматора и входом второго функционального преобразователя, выход которого является выходом полюсного рабочего магнитного потока первой фазы устройства, выход четвертого источника постоянного напряжения подключен к вторым информационным входам четнертого и пятого переключателей и первому информационному входу девятого переключателя, второй ин-, формационный вход которого соединен с выходом третьего источника постоянного напряжения, выход четвертого переключателя подключен к второму входу первого сумматора, выход шестого переключателя подключен к первому информационному входу восьмого переключателя, второй информационный вход которого обьединен с первым информационным входом десятого переключателя и соединен с выходом седьмого переключателя, второй информационный вход -десятого переключателя подключен к выходу шестого переключателя, выход пятого переключателя соединен с вторыми входами второго и третьего компа1837271

КоРРектоР С.Пекарь

Подписное венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аторов, выход восьмого переключателя одключен к третьему входу первого суммаора, выходы девятого и десятого переклюателей соединены с вторым и третьим ходами второго сумматора соответствено, выход которого подключен к входутретьго функционального преобразователя, выход которого является выходом полюсного рабочего магнитного потока третьей фазы устройства, выходом реактивного момента которого является выход четверто5 го функционального преобразователя, вход которого соединен с выходом третьего сумматора.