Частотно-управляемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в опорно-поворотных устройствах, в станках с числовым программным управлением . Целью изобретения является повышение точности управления моментом асинхронного электродвигателя путем обеспечения высокого быстродействия и качества переходного процесса согласования заданного и истинного угловых положений результирующего вектора тока статора. Для этого в частотно-управляемом электроприводе узел 9 коррекции фазовой ошибки снабжен координатным преобразователем 16, генератором 15 управляемых напряжений, блоками 18 и 19 деления, блоком 17 вьщеления модуля , блоками 20-24 умножения, сумматорами 25-28, преобразователем 29 (О ел 00 ел к|

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (И) с5р 4 Н 02 P 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4186825/24-07 (22) 27,01.87 (46) 23.01.89. Бюл. У 3 (72) О. А. Дегтяренко, А.Н. Домнин,.

Ю.М. Клименко, А.И. Лиманский, А,Г. Мусиенко, А.В. Садовой и Б.В. Сухинин (53) 621.313.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1099373, кл. Н 02 P 7/42, 1982, Авторское свидетельство СССР

11{ 1078568, кл. Н 02 P 7/42, 1981. (54) ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в опорно-поворотных устройствах, в станках с числовым программным управлением. Целью изобретения является повьппение точности управления моментом асинхронного электродвигателя путем обеспечения высокого быстродействия и качества переходного процесса согласования заданного и истинного угловых положений результирующего вектора тока статора. Для этого в частотно-управляемом электроприводе узел 9 коррекции фазовой ошибки снабжен координатным преобразователем 16, генератором 15 управляемых напряжений, блоками !8 и 19 деления, блоком 17 выделения модуля, блоками 20-24 умножения, сумматорами 25-28, преобразователем 29

1453576 функции арксинуса и релейным элементом. Вход узла 9, образованный входом координатного преобразователя, соединен с выходами датчиков 2 фаз ных токов асинхронного двигателя.

Вход узла 9, образованный входом генератора 15, подключен к выходу задания фазы формирователя 12 задания амплитуды и фазы. Выход узла 9, образованный выходом релейного блока 30, соединен с одним входом сумматора 7, другой вход которого подключен к блоку 8 задания частоты,, а выход

Изобретение относится к электротехнике„ а именно к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано в прецизионных следящих электроприводах опорно-поворотных устройств, станков с ЧПУ и других механизмов с повышенными требованиями к точности регулирования и отслеживания унравляющих воздействий.

Цель изобретения — повышение точности управления Моментом асинхронного двигателя путем обеспечения высокого быстродействия и качества переходного процесса согласования . заданного и истинного угловых положений результирующего вектора тока статора.

На чертеже представлена функцио- 20 нальная схема частотно-управляемого электропривода.

Частотно-управляемый электропривод содержит асинхронный двигатель

1, статорные обмотки которого через 25 датчик 2 фазных токов подключены к выходам автономноro инвертора 3 тока, вход которого через дро"сель 4 подключен к выходу управляемого выпрямителя 5, блок 6 управления автоном- 30 ным инвертором 3 тока, соединенный входом с выходом сумматора 7 один из входов которого подключен к выходу блока 8 задания частоты, а другой вход подключен к выходу узла 9 коррекции фаэовой ошибки„ задатчик 1 0 активной составляющей тока статора к входу блока 6 управления автономным инвертором 3 тока, соединенного через датчик тока 14 и дроссель 4 с управляемым выпрямителем 5. К выходу инвертора 3 подключена статорная обмотка асинхронного двигателя 1.

Входы регулятора 13 тока соединены с выходом датчика 14 тока и выходом задания амплитуды тока статора формирователя 12, на входы которого поступают сигналы с задатчиков 10 и 11 соответственно активной и реактивной составляющих тока статора. 1 ил. и задатчик 11 реактивной составляющей тока статора, подключенные выходами к сооответствующим входам формирователя 12 задания амплитуды и фазы тока статора, регулятор

13 тока, подключенный одним входом к выходу задания амплитуды указанного формирователя 12, а другим входом — к выходу датчика 14 тока, установленного на выходе управляемого BbIlIpHMHTBJIH 5. При этом выход датчика 2 фаэных токов и выход задания фазы формирователя 12 задания амплитуды и фазы тока статора подключены соответственно к второму и первому входам узла 9 коррекции фазовой ошибки.

В частотно-управляемом электроприводе узел 9 коррекции фазовой ошибки снабжен генератором 15 управляемых напряжений, координатным преобразователем 16, блоком 17 выделения.модуля, блоками 18 и 19 деления, блоками 20-24 умножения, сумматорами 25-28, преобразователем 29 функции арксинуса и релейным элементом 30.

Вход генератора 15 управляемых напряжений и вход коорцинатного преобразователя 16 образуют соответственно первый и второй входы узла 9 коррекции фазовой ошибки. Первый и второй выходы координатного преобразователя 16 соединены соответственно с входами делимого первого и второго блоков 18 и 19 деления и с входами

1 з 14535 блока 1?, выделения модуля,,выход которого подключен к входам делителя блоков 18 и 19 деления. Выход блока

18 деления соединен с первыми входами первого и второго блоков 20 и 2) умножения, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора 15 управляемых напряжений. 10

Выходы первого и третьего блоков

20 и 22 умножения подключены к входам второго сумматора 26. Выход блока 18 деления через преобразователь

29 функции арксинуса соединен с одним иэ входов первого сумматора 25, другой вход которого подключен к первому входу узла 9 коррекции фазовой ошибки. Выходы сумматоров 25 и 26 соединены с входами пятого блока 24 ум- 20 ножения. Выходы второго и четвертого блоков 21 и 23 умножения подключены к входам третьего сумматора 27. Выходы блока 24 умножения и третьего сумматора 27 подключены к входам чет- 25 вертого сумматора 28, выход которого подключен к входу релейного элемента 30, выход которого образует выход узла 9 коррекции фазовой ошибки.

Частотно-управляемый электропри- 3р вод работает следующим образом.

Задатчики активной 10 и реактив.ной Il составляющих тока статора фор+ ф мируют сигналы задания I u I в деЦ картовой системе координат связанЭ

35 ной с вектором потокосцепления ротора. В формирователе 12 указанные сигналы преобразуются к полярной системе координат, при этом на его выходахполучают сигналы задания модуля 9 40

Ф и фазы 8, вектора тока статора относительно вектора потокосцепления ротора.

4Сигнал задания I модуля тока ста- 4Б тора отрабатывается в замкнутой системе автоматического регулирования с помощью регулятора 13 тока.

Управляющие импульсы на ключи автономного инвертора 3 тока формируются 5р на выходах блока 6 управления инвертором, при этом частота управляющих импульсов пропорциональна величине сигнала 9 на выходе сумматора 7, который получается путем суммирования сигнала задания частоты .8, посту пающего с выхода блока 8 задания частоты, и корректирующего сигнала 6» поступающего с выхода узла 9 коррек1в* в п 9;

Is Is сов 9;

Блоки 21 и 23 тор 27 формируют

28 сигнал U,, рав

U в1п О. ° cos

< умножения и суммана входе сумматора ный

0; — cos 4;" sin 0;

sin(e, — 9; ), лС где 9 и 0; — заданное и истинное значения углового положения результирующего вектора тока статора i>.

Блоки 20, 22 и 24 умножения, сумматор 25, преобразователь 29 и сумматор формируют сигнал U на входе сумматора 28 по выражению

М

0, - (sin8; i.å; + -.В, ...Е;).

Ф

» (д, — агсаап(вопд) ) (g, -8;) сов(0; — 8, )Таким образом, на первый и второй входы сумматора 28 подаются сигналы

U, и U, представляющие собой синус угла фазовой ошибки заданного Q, и истинного О; значений углового положения результирующего вектора тока статора и его производной. При этом релейный элемент 30 работает в скользящем режиме с высокой частотой переключений. На выходе релейного элемента 30, а значит и на выходе узла коррекций фазовой ошибки получают сигнал ц к- е ÄÄÄ я<оп (< п(9, — e; ) — к(e!,— 9;)-.<в", — а; >З, где К вЂ” масштабный коэффициент второго входа сумматора 28;

9»„,»» — максимальный сигнал коррекции фазовой ошибки, 76

4 ции фазовой ошибки. На входы последнего поступают сигналы О и is в с

< В выхода формирователя 12 и с выхода датчика 2 фазных токов. Генератор

15 управляемых напряжений по сигналу 9, формирует на выходах гармонические функции вхп О, и сов 8;

Координатный преобразователь 16 по сигналам iraq,вz формирует модуль

Is и составляющие I u I реального тока статора, по значениям которых на выходах блоков 18 и 19 деления образуются сигналы

5 l4

На выходе сумматора 7 образуется входной сигнал блока 6 управления инвертором тока, равный

9 =6; +8„, где В„- сигнал коррекции фазовой ошибки заданного и истинного значений углового по-" ложения результирующего вектора тока статора.

Таким образом, предлагаемое выполиение узла коррекции фазовой ошибки обеспечивает в сравнении с изнестным, предусматривающим дискретное измерение фазовой ошибки, более высокую точность управления момен1 том электродвигателя sa счет обеспечения высокого быстродействия и качества переходного процесса согласования заданного и истинного угловых положений результирующего вектора тока статора.

Формула изобретения

Частотно-управляемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, статорные обмотки которого через датчик фазных токов подключены к выходам автономного инвертора тока, вход которого через дроссель подключены к выходу управляемого BblIIpHMlëтеля, блок управления автономным инвертором тока, соединный входом с выходом сумматора, один из входов которого подключен к выходу блока задания частоты, а другой вход подключен к выходу узла коррекции фазовой ошибки, задатчики активной и реактивной составляющих тока статора, подключенные выходами к соответствующим входам формирователя задания амплитуды и фазы тока статора, регулятор тока, подключенный одним входом к выходу задания амплитуды указанного формирователя„ а другим входом — к выходу задатчика тока, установленного на выходе управляемого выпрямителя, при этом выходы датчика фазных токов и выход задания фазы формирователя амплитуды и фазы тока статора подключены соответственно к второму и первому входам узла коррекции фазовой ошибки,, о т л и ч аю шийся тем,. что,, с целью повышения точности управления моментом асинхронного двигателя путем обес53576 6 печения высокого быстродействия и качества переходного процесса согла10

55 сования заданного и истинного угловых положений результирующего вектора тока статора, узел коррекции фазовой ошибки снабжен генератором управляемых напряжений, координатным преобразователем, блоком выделения модуля, первым и вторым блоками деления, первым, вторым, третьим, четвертым и пятым блоками умножения, первым, вторым, третьим и четвертым сумматорами, преобразователем функции арксинуса и релейным элементом, при этом вход генератора управляемых напряжений и вход координатного преобразователя образуют соответственно первый и второй входы узла коррекции фазовой ошибки, первый и второй выходы координатного преобразователя соединены соответственно с входами делимого первого и второго блоков деления и с входами блока выделения модуля, выход которого подключен к входам делителя первого и второго блоков деления, выход первого блока деления соединен с первыми входами первого и второго блоков умножения, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора управляемых напряжений, выход второго блока деления подключен к первым входам третьего и четнертого блоков умножения, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и первым выходами генератора управляемых напряжений, выходы первого и третьего блоков умножения подключены к входам второго сумматора, выход первого блока деления через преобразователь функции арксинуса соединен с одним из входов первого сумматора, другой вход которого подключен к первому входу узла коррекции фазовой ошибки, выходы первого и второго сумматоров соединены с входами пятого блока умножения, выходы второго и четвертого блоков умножения подключены к входам третьего сумматора, выходы пятого блока умножения и третьего сумматора подключены к входам четвертого сумматора, выход которого подключен к входу релейного элемента, выход которого образует выход узла коррекции фазовой ошибки,