Устройство для управления асинхронным электроприводом
Устройство может быть использовано для регулирования скорости станков, вентиляторов и других машин и механизмов, оснащенных асинхронными двигателями. В устройство для управления асинхронным электроприводом введен адаптивный регулятор, содержащий общую шину, к которой подключены микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, селектор адреса и приемопередатчик данных, к выходной шине которого подключены два регистра данных, последовательно соединенные мультиплексор аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь и устройство ввода цифровых сигналов, выход которого соединен с входной шиной приемопередатчика, цифроаналоговый преобразователь, подключенный к выходу первого регистра, а также счетчик, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов обратной связи, а выход подключен к второму входу устройства ввода цифровых сигналов, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом регулятора скорости, выходы селектора адреса - с разрешающими входами регистров и адресным входом устройства ввода цифровых сигналов, входы мультиплексора аналоговых сигналов связаны с датчиками токов фаз асинхронного двигателя, а адресные входы - с выходом второго регистра. Технический результат заключается в улучшении динамических показателей электропривода за счет демпфирования упругих колебаний. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению электроприводами переменного тока с упругими связями путем изменения частоты и величины токов питания статора, и может быть использовано для регулирования скорости станков, вентиляторов и других машин и механизмов, оснащенных асинхронными двигателями.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель, последовательно соединенные между собой регулятор скорости, преобразователь координат и преобразователь энергии, выход которого подключен к статорной обмотке асинхронного двигателя, датчик угла, механически связанный с ротором асинхронного электродвигателя, задатчик реактивного тока, выход которого подключен к соответствующему входу преобразователя координат и первому входу формирователя частоты токов ротора, второй вход которого связан с выходом регулятора скорости, а выход формирователя частоты токов ротора соединен с соответствующим входом преобразователя координат, формирователь синусоидальных сигналов, выходы которого подключены ко входам опорных сигналов преобразователя координат, умножитель частоты, вход которого подключен к датчику угла, а выходы связаны с соответствующими входами регулятора скорости и преобразователя координат, а также генератор опорных сигналов [1]. Недостатком этого технического решения является отсутствие возможности демпфирования упругих колебаний асинхронного двигателя и исполнительного механизма, поскольку электропривод переменного тока не обеспечивает контроль и регулирование величины упругого момента и скорости исполнительного механизма. Высокая колебательность рабочих органов машин и механизмов приводит к увеличению времени переходных процессов в динамических режимах работы, т.е. к снижению производительности, а также к ухудшению качества выпускаемой продукции. Изобретение направлено на улучшение динамических показателей работы электропривода за счет демпфирования упругих колебаний. Это достигается тем, что в устройство для управления асинхронным электроприводом, содержащее асинхронный двигатель, соединенный через упругую передачу с исполнительным механизмом, последовательно соединенные между собой регулятор скорости, преобразователь координат и преобразователь энергии, выход которого подключен к статорной обмотке асинхронного двигателя, датчик угла, механически связанный с ротором асинхронного электродвигателя, задатчик реактивного тока, выход которого подключен к соответствующему входу преобразователя координат и первому входу формирователя частоты токов ротора, второй вход которого связан с выходом регулятора скорости, а выход формирователя частоты токов ротора соединен с соответствующим входом преобразователя координат, формирователь синусоидальных сигналов, выходы которого подключены к входам опорных сигналов преобразователя координат, формирователь сигналов обратной связи по скорости и перемещению, вход которого подключен к датчику угла, а выходы связаны с соответствующими входами регулятора скорости и преобразователя координат, а также генератор опорных сигналов, введен адаптивный регулятор, содержащий общую шину, к которой подключены микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, селектор адреса и приемопередатчик данных, к выходной шине которого подключены два регистра данных, последовательно соединенные мультиплексор аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь и устройство ввода цифровых сигналов, выход которого соединен со входной шиной приемепередатчика, цифроаналоговый преобразователь, подключенный к выходу первого регистра, а также счетчик, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов обратной связи, а выход подключен к второму входу устройства ввода цифровых сигналов, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом регулятора скорости, выходы селектора адреса соединены с разрешающими входами регистров и адресным входом устройства ввода цифровых сигналов, три входа мультиплексора аналоговых сигналов связаны с датчиками токов фаз статора асинхронного двигателя, а адресные входы - с выходом второго регистра. На фиг. 1 представлена схема устройства для управления асинхронным электроприводом с упругой связью, на фиг. 2 - структура адаптивного регулятора. Устройство содержит асинхронный двигатель 1, соединенный через упругую передачу с исполнительным механизмом 2, последовательно соединенные между собой регулятор 3 скорости, преобразователь 4 координат и преобразователь 5 энергии, выход которого подключен к статорной обмотке двигателя 1, датчик угла 6, механически связанный с ротором электродвигателя 1, задатчик 7 реактивного тока, выход которого подключен к соответствующему входу преобразователя 4 и первому входу формирователя 8 частоты токов ротора, второй вход которого связан с выходом регулятора 3, а выход формирователя 8 соединен с соответствующим входом преобразователя 4, формирователь 9 синусоидальных сигналов, выходы которого подключены ко входам опорных сигналов преобразователя 4. Формирователь 10 сигналов обратной связи по скорости и перемещению содержит умножитель 11 частоты и цифроаналоговый преобразователь 12. Вход умножителя 11 подключен к датчику 6, а выходы связаны с соответствующими входами преобразователей 4 и 12. Выход преобразователя 12 соединен со входом регулятора 3. Три входа адаптивного регулятора 13 связаны с датчиками 14, 15, 16 токов фаз статора двигателя 1, четвертый вход подключен к выходу умножителя 11, а выход соединен со входом регулятора 3. Выходы генератора 17 опорных сигналов связаны с соответствующими входами преобразователя 4, формирователей 8, 9 и умножителя 11. Адаптивный регулятор 13 содержит (фиг. 2) общую шину (ОШ), к которой подключены микропроцессор 18, оперативное запоминающее устройство 19, постоянное запоминающее устройство 20, селектор 21 адреса и приемопередатчик 22 данных, к выходной шине которого подключены регистры 23 и 24 данных, последовательно соединенные мультиплексор 25 аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь 26 и устройство 27 ввода цифровых сигналов, выход которого соединен со входной шиной приемопередатчика 22, цифроаналоговый преобразователь 28, подключенный к выходу регистра 23, а также счетчик 29, вход которого соединен с выходом формирователя 10 сигналов обратной связи, а выход подключен ко второму входу устройства 27 ввода. Выход преобразователя 28 соединен со входом регулятора 3 скорости электропривода. Выходы селектора 21 соединены с разрешающими входами регистров 23 и 24 и адресным входом устройства 27 ввода. Три входа мультиплексора 25 связаны с датчиками 14, 15, 16 токов фаз статора асинхронного двигателя, а адресные входы - с выходом регистра 24. Устройство работает следующим образом. Сигнал Ud задания реактивного тока статора формируется задатчиком 7. Сигнал Uq задания активного тока статора определяется разностью сигнала Uзс задания скорости и сигнала Uocl обратной связи по скорости ротора, а также сигналом адаптации Uа. Сигнал задания амплитуды тока статора определяется выражением:![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/38/389233.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8706.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8706.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8706.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/38/389234.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/38/389235.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/38/389236.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/38/389237.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/38/389238.gif)
Uа=-k1
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8226.gif)
где M
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8706.gif)
Wэм - электромагнитная энергия обмоток двигателя 1;
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
n - число обмоток;
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/936.gif)
lj(2)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/936.gif)
Lj,k - взаимная индуктивность j-ой и k-ой обмоток;
Ik - ток k-ой обмотки;
Му - упругий момент;
c - жесткость упругой передачи;
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
J1,J2 - моменты инерции ротора двигателя 1 и механизма 2;
Uа - сигнал адаптации;
k1- коэффициент пропорциональности. Полученный в результате расчета цифровой код, соответствующий сигналу адаптации Uа, по разрешающему сигналу с селектора 21 и управляющему сигналу Вывод записывается в регистр 23, поступает на цифроаналоговый преобразователь 28 и преобразуется в аналоговый сигнал адаптации Uа, который поступает на вход регулятора 3, что обеспечивает замыкание отрицательной обратной связи по упругому моменту у. Обратная связь по моменту Mу действует следующим образом. При положительном сигнале Uзс, задания скорости появление момента Mу положительной полярности означает, что исполнительный механизм из-за упругой связи отстает от двигателя. Для выравнивания углов
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/934.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/969.gif)
1. А. с. СССР N 1054863, кл. H 02 P 5/34, H 02 P 7/42. Опубл. в БИ N 42 15.11.83.
Формула изобретения
микропроцессор, вычисляющий на основе информации о перемещении ротора и фазных токах статора текущие значения момента асинхронного двигателя, угла поворота и частоты вращения исполнительного механизма, упругого момента, а также сигнала адаптации, оперативное запоминающее устройство, селектор адреса и приемопередатчик данных, к выходной шине которого подключены два регистра данных, последовательно соединенные мультиплексор аналоговых сигналов, аналого-цифровой преобразователь и устройство ввода цифровых сигналов, выход которого соединен с входной шиной приемопередатчика, цифроаналоговый преобразователь, подключенный к выходу первого регистра, а также счетчик, вход которого соединен с выходом формирователя сигналов обратной связи, а выход подключен к второму входу устройства ввода цифровых сигналов, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом регулятора скорости, выходы селектора адреса - с разрешающими входами регистров и адресным входом устройства ввода цифровых сигналов, три входа мультиплексора аналоговых сигналов связаны с датчиками токов фаз статора асинхронного двигателя, а адресные входы - с выходом второго регистра.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2