Частотно-регулируемый синхронный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение точности управления. Указанная цель достигается введением в частотно-регулируемый син хронный электропривод блоков 22 и 23 деления и блоков 24 и 25 тригонометрических преобразователей. Введение указанных блоков позволяет изменять частоту (фазу) фазных токов i, i, i на входах блока 17 регуляторов фазных токов, что обеспечивает исключение ошибки углового положения результирующего векторы тока статора синхронного двигателя 1. 5 ил. (Л 00 со to to ю

СОЮЗ COSETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК

А2 (51)4 Н 02 Р 5/408

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

О Р ТИЙ (61) 1108596 (21) 4016794/3!-07 (22) 06 ° 02.86 (46) 23.06.87. Вюл. 11 - 23 (71) Днепродэержинский индустриальный институт им. М,И,Арсеничева (72) О.А,Дегтяренко, А.Г.Мусиенко и А.В.Садовой (53) 621,316.717 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1108596, кл. H 02 P 4/408, 1983.

„;SU „, 1319220 (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ СИНХРОННЫЙ

ЗЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности управления. Указанная цель достигается введением в частотно-регулируемый синхронный злектропривод блоков 22 и 23 деления и блоков 24 и 25 тригонометрических преобразователей. Введение указанных блоков позволяет изменять частоту (фазу) фазных токов i, i, i на

° + Ю ° + входах блока 17 регуляторов фазных токов, что обеспечивает исключение ошибки углового положения результирующего векторы тока статора синхронного двигателя 1. 5 ил.

20 2

1 13 192

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-регулируемому злектроприводу на базе синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением, может быть использовано для регулирования скорости нагЬ рузки и является усовершенствованием изобретения по авт.св. и 1108596.

Цель изобретения — повышение точности регулирования за счет коррек- 10 ции углового положения результирующего вектора тока статора синхронного двигателя.

На фиг.1 представлена функциональная схема частотно-регулируемого син- 15 хронного электропривода; на фиг.2— схема блока преобразования числа фаз; на фиг.3 и 4 — схема блоков тригонометрических преобразований; на фиг.5 — векторная диаграмма синхрон- 20 ,ного двигателя.

Частотно-регулируемый синхронный электропривод содержит синхронный двигатель 1 с электромагнитным возбуждением (фиг.1), обмотки статора которого подключены к выходам преобразователя 2 частоты, а обмотка возбуждения — к выходам управляемого выпрямителя 3, датчики 4 и 5 соответственно углового положения и скорости, установленные на валу синхронного двигателя 1, блок 6 датчиков фазных токов статора, датчик 7 тока возбуждения, последовательно соединенные эадатчик 8 интенсивности и регулятор 9 скорости, к второму входу которого подключен выход датчика 5 скорости, а выход регулятора скорости подключен к соответствующим входам 40 трех блоков 10-12 нелинейности, при этом выходы первого и второго блоков

10 и 11 нелинейности подключены к первому и второму входам блока 13 преобразования координат, выходы которого 45 соединены с входами блока 14 выделения заданного значения модуля вектора тока статора, а также с первым и вторым входами блока 15 преобразования числа фаэ, При этом выход блока 14 заданного значения модуля вектора тока статора соединен с третьим входом блока 15 преобразования числа фаз и с четвертым его входом через сумматор 16. Выходы блока 15 преобразования числа фаэ соединены с первыми тремя входами блока 17 регуляторов фазных токов, три вторых входа которого подключены к выходам блока 6 датчиков фаэных токов статора, а выходы блока регуляторов фазных токов подключены к. соответствующим управляющим входам преобразователя 2 частоты. Выход блока 14 выделения заданного значения модуля вектора тока статора через последовательно соединенные эталонную модель 18 и корректирующий регулятор

19 подключен к второму входу сумматора 16. Входы блока 20 выделения фактического значения модуля вектора тока статора подключены к соответствующим выходам блока 6 датчиков фазных токов, а его основной выход подключен к второму входу корректирующего регулятора 19. Выход третьего блока 12 нелинейности через регулятор

21 тока возбуждения подключен к входу управляемого выпрямителя 3, а второй вход регулятора 21 тока возбуждения подключен к выходу датчика 7 тока возбуждения, В частотно-регулируемый синхронный электропривод введены два блока 22 и

23 деления и два блока 24 и 25 тригонометрических преобразований, каждый из которых выполнен с четырьмя входами и двумя выходами. Блок 15 преобразования числа фаз выполнен с двумя дополнительными выходами 26 и 27, подключенными соответственно к первому и второму входам первого блока 24 тригонометрических преобразований.

Блок 20 выделения фактического значения модуля вектора тока статора выполнен с дополнительными выходами 28 и 29 составляющих тока статора, подключенными к входам делимых соответствующих блоков 22 и 23 деления, входы делителей которых подключены к основному выходу блока 20 выделения фактического значения модуля тока статора. При этом выходы блоков 22 и

23 деления подключены соответственно к третьему и четвертому входам первого блока 24 тригонометрических преобразований, соединенного выходами с первым и вторым входами второго блока 25 тригонометрических преобразований, по третьему и четвертому входам и выходам включенного между соответствующими выходами датчика 4 углового положения и входами для опорных функций блока 13 преобразования координат.

Блок 13 преобразования числа фаз содержит блоки 30 и 3 1 деления (фиг.2)масштабные усилители 32-34, сумматоcos(E -2и/3) = -0,5cosK"+ 0,866sinE".

Сигнал i поступает на вход эта3 лонной модели 18 представляющей собой динамическое звено второго порядка, параметры которого выбираются в соответствии с параметрами замкнутого контура регулирования результирующего вектора тока статора в предположении отсутствия ЭДС вращения, и настраиваемого на модульный оптимум. Выходной сигнал эталонной модели 18 поступает на вход корректирующего регулятора 19, на второй вход которого поступает сигнал 1, полученный в блоке 20 выделения фактического значения модуля вектора тока статора по соотношению

3.1.1

1 в — 1 1 1

2 " 3 3

3 13192 ры 35 и 36 и блоки 37-39 умножения.

Выходы блоков 30 и 31 деления образуют соответственно дополнительные выходы 26 и 27 блока 15 преобразова. ния числа фаз °

Блок 24 тригонометрических преобразований содержит блоки 40-43 умножения (фиг.3) и сумматоры 44 и 45.

Первые входы блоков 40, 43 и 41, 42 умножения попарно объединены и обра- fP зуют соответственно первый и второй входы блока 24 тригонометрических преобразований, Вторые входы блоков

40, 42 и 41, 43 умножения попарно объединены и образуют соответственно 15 третий и четвертый входы блока тригонометрических преобразований, выходы которого образованы выходами сумматоров 44 и 45. Входы сумматора 44 подключены к выходам блоков 40 и 41 умножения, а входы сумматора 45 к выходам блоков 42 и 43 умножения.

Блок 25 тригонометрических преобразований содержит блоки 46-49 умножения (фиг.4), сумматоры 50 и 51. 25

Первые входы блоков 46, 48 и 47, 49 умножения попарно объединены и образуйт соответственно первый и второй входы блока 25 тригонометрических преобразований. Вторые входы блоков 30

46, 49 и 48, 47 умножения попарно объединены и образуют третий и четвертый входы блока 25 тригонометрических преобразований, выходы которого образованы выходами сумматоров 50 и 51. Входы сумматора 50 подключены к выходам блоков 46 и 47 умножения, а входы сумматора 51 — к выходам блоков 48 и 49 умножения.

Частотно-регулируемый синхронный 40 электропривод работает следующим образом.

Сигнал задания скорости 0 поступает на вход задатчика 8 интенсивности и далее на вход регулятора 9 ско- 45 рости, на другой вход которого посту" пает сигнал .обратной связи с выхода датчика 5 скорости. Сигнал с выхода регулятора 9 скорости поступает на вход блока 11 нелинейности, на выходец которого вырабатывается сигнал задания поперечной составляющей тока статора i . Кроме этого, сигнал с выхо° + да регулятора 9 скорости поступает на вход блока 10 нелинейностей, на выходе которого вырабатывается сигнал задания продольной составляющей

° Ф ° + тока статора id. Выходные сигналы 1, 20 4 и i+ блоков 10 и 11 нелинейности поступают на входы блока 13 преобразования координат, входы для гармонических функций которого подключены к выходу блока 25 тригонометрических преобразований.

В блоке 13 преобразования коорди" нат выполняются следующие преобразования:

i< = i„cos(у+4Е) i» з1п(у+48)1

1 з1п(+ лЕ) + 1 соя @+4 f);

% где 1 — угол поворота ротора синхронного двигателя;

ДЕ- дополнительный угол поворота (фиг.5).

Сигналы i, 1 поступают на входы блока 14 выделения заданного значения модуля вектора тока статора, где реализуется соотношение

Кроме того» сигналы 1Ы 1, 13 по° f ° Ф A ступают на входы блока 15 преобразования числа фаз (фиг. 2) . На выходах блоков 30 и 31 деления получают соответственно нормированные гармонические функции

cos Е = †. — sin E = т+

5 5

На выходах сумматоров 35 и 36 получают соответственно

cos(f" +2Т/3) = -0,5совЕ"- 0,866sinK ;

131

1 — (1 - 1 ) °

p e с °

Где i> i» ic выходные сигналы блока датчиков 6 фазных токов статора.

Выходной сигнал i „ корректирующего регулятора 19 суммируется с сигналом is а помощью сумматора 16, на выходе которого получается сигнал 2.;+.

Таким образом в электроприводе осуществляется компенсационная самонастройка с эталонной моделью замкнутого контура регулирования результирующего

Вектора тока статора, что позволяет ! компенсировать возмущающее воздействие ЭДС вращения на контуры регулирования фаэных токов статора и поддерживать заданную величину модуля результирующего вектора тока статора.

Выходной сигнал 2 " сумматора 16 поступает на вход блока 15 преобразования числа фаз, в котором с помощью умножителей 37-39 (фиг.2) реализуются выражения

ii „= K ii", ccos se++

1 g1 (созЕ."- 2 /3);

=с 1 (созЕ + 27/3) .

Сигналы 1„, i, i используются в

° * ° + ° Ф качестве заданий фазных токов на вхо" дах блока 17 регуляторов фаэных токов, на другие входы которого поступают сигналы i, i s,,ic обратных свя" зей с выходов блока датчиков фазных токов 6.

Выходные сигналы блока 17 регуляторов фазных токов поступают на соответствующие управляющие входы преобразователя 2 частоты.

Выходной сигнал регулятора 9 скорости поступает также на вход блока

12 нелинейности выход которого опЭ

° % ределяет сигнал тока возбуждения который поступает на вход регулятора 21 тока возбуждения, на другой вход которого поступает сигнал обратной связи с выхода датчика 7 тока возбуждения. Выходной сигнал регулятора 21 тока возбуждения поступает на вход управляемого выпрямителя 3, Отсутствие контуров регулирования

1 составляющих тока статора синхронного двигателя по продольной и поперечным

9220 6 осям и запаздывание, вносимое преобразователем частоты, обуславливает фазовый сдвиг между результирующими векторами заданного и фактического токов статора (фиг ° 5), который определяет ошибку углового положения результирующего вектора фактического значения тока статора.

В электроприводе для исключения

10 ошибки углового положения результирующего вектора тока статора при высоких темпах изменения управляющего и возмущающего воздействий на систему автоматического регулирования

15 скорости синхронного двигателя введена корректирующая обратная связь по ошибке углового положения результирующего вектора тока статора.

Нормированные сигналы гармонических функций sinE», созЕ" вычислены в блоке 15 преобразования числа фаз, с дополнительных выходов 26 и

27 которого поступают на первый и второй входы блока 24 тригонометри25 ческих преобразований, на третий и четвертый входы которого поступают нормированные сигналы гармонических функций sinE, совЕ с выходов блоков

22 и 23 деления, определяемые соот30 ношением

sinE = —.--, 1Я

is сов Е

lg(15

cosa =cos(E" -Е) =совЯ" cosE+s in sinf;

sinaE.=sin(K" -Е) =sin6 соеЕ-cos E sin Е.

Выходные сигналы создЕ, з1пДЕ блока тригонометрических преобразований поступают на первый и второй входы блока 25 тригонометрических преобра50 зований, на третий и четвертый входы которого подаются опорные гармонические сигналы sing, cosy с выходов датчика 4 положения.

В блоке тригонометрических преобразований 25 (фиг.3) реализуются выражения

cos(у+ДЕ) совусовдЕ-з1пуа1пдЕ;

$1 и (+ Д Е ) 8 1 п с о $ Д Е + с о Б " Б 1 и Д Я, где i, i > — выходные сигналы с доЗ5 полнительных выходов 28 и 29 блока 20 выделения фактического значения модуля вектора тока статора.

В блоке 24 тригонометрических преобразований (фиг.2) реализуются выра40 жения

7 !3

Выходные сигналы cos(g+dK), зьп(у+аЕ) поступают на входы блока преобразования координат 13.

Введение указанной корректирующей обратной связи по ошибке углового положения результирующего вектора тока статора с использованием введенных двух блоков деления и двух блоков тригонометрических преобразований позволяет изменять частоту (фазу) за° Ф ° + ° + дающих сигналов, i>, с на входах блока регуляторов фазных токов статора, что позволяет исключить ошибку углового положения результирующего вектора тока статора и повысить точность управления моментов предлагаемого синхронного двигателя в сравнении с известным.

Формула изобретения

Частотно-регулируемый синхронный электропривод по авт. в. 9 1108596, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет коррекции углового положения результирующего вектора тока статора синхронного двигателя, в него введены два блока деления и

19220 8 два блока тригонометрических преобразований, каждый из которых выполнен с четырьмя входами и двумя выходами, блок преобразования

5 числа фаз выполнен с двумя дополнительными выходами, подключенными соответственно к первому и второму входам первого блока тригонометрических преобразованиИ, а блок вьще10 ления фактического значения модуля тока статора выполнен с дополнительными выходами составляющих тока статора, подключенными к входам делимых соответствующих блоков деления, вхо15 ды делителей которых подключены к ос- новному выходу блока выделения фактического значения модуля тока статора, при этом выходы блоков деления подключены соответственно к третьему и четвертому входам первого блока тригонометрических преобразований, соединенного выходами с первым и вторым входами второго блока тригонометрических преобразований, по тре25 тьему и четвертому входам и выходам включенного между соответствующими выходами датчика углового положения и входами для опорных функций блока преобразования координат.

f319220

Фиа. 3

Составитель А. Жилин

Техред В. Кадар КоРРектоР В.Бутяга

Редактор А. Сабо

Заказ 2526/53 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий t13035, Москва, Н-35, Раушская наб,, д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4