Частотно-регулируемый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном тиристорном электроприводе переменного тока общепромышленного назначения. Целью изобретения является улучшение качества регулирования путем повышения точности формирования момента в переходных режимах и уменьшение неравномерности вращения на низких частотах. В частотно-регулируемый электропривод, содержащий преобразователь частоты, выполненный с управляемым выпрямителем 1 и инвертором 2 тока, к выходу которого подключен асинхронный двигатель 3 с датчиком 4 частоты вращения на валу, блок 5 автоматического регулирования частоты и тока, задатчик 6, блок 7 определения гладкой составляющей момента, блок 9 определения проекций гладкой составляющей тока и блок 12 определения составляющих потокосцепления, введены логический блок 15 преобразований фазных токов, блок 16 определения составляющих реального тока, блок 17 определения пульсирующего составляющего момента и регулятор 19 момента, соединенный выходом с блоком 5 автоматического регулирования частоты и тока. При этом обеспечивается коррекция задания на ток в зависимости от измеренных пульсаций момента, благодаря чему повышается точность формирования момента. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) щ) Н 02 Р 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4615828/24-07 (22) 06. 12.88 (46) 07.11.90. Бюл. 11 41 (71) Днепропетровский горный институт им. Артема (72) В.Л. Соседка, В.Б i Верник, А.Д,Пружанский и И.А.Борисенко (53) 621 . 313. 333 (088. 8) (56) Патент ФРГ У 2234681, 1984.

Авторское свидетельство СССР

-: Р 892635э кл. Н 02 P 7/42â 1980 (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

2 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном тиристорном электроприводе переменного тока общепромышленного назначения. Целью изобретения является улучшение качества регулирования путем повышения точности формирования момента в переходных. режимах и уменьшение неравномерности вращения на низких частотах. В частотно-регулируемый электропривод, со держащий преобразователь частоты, выполненный с управляемым выпрямите,1605307 лем 1 и инвертором 2 тока, к выходу которого подключен асинхронный двигатель 3 с датчиком 4 частоты вращения на валу, блок 5 автоматического регулирования частоты и тока, задат5 чик 6, блок У определения гладкой составляющей момента, блок 9 опреде ления проекций гладкой составляющей ! ,тока и блок 12 определения составляю- 10 щих потокосцепления, введены логический блок 15 преобразований фазных то1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном тиристорном электроприводе переменного тока общепромьпдленного назначения.

Цель изобретения - улучшение качества регулирования путем повышения точности формирования момента в переходных режимах и уменьшение неравномерности вращения на низких частотах..На фиг.1 приведена функциональная схема частотно-регулируемого электропривода; на фиг.2 - функциональная схема. блока автоматического регулирования частоты и тока; на фиг.3 и

4 - функциональная схема логического блока преобразований фазных токов и диаграммы его работы; на фиг.5 — схема для определения составляющих реального тока; на фиг.б - функциональная. схема блока определения проекций гладкой составляющей тока; на фиг.7 - диаграмма работы блока управления в блоке определения проекций-4р гладкой составляющей тока; на фиг.8— функциональная схема блока определения составляющих потокосцеплений; на фиг.9 и 10 системы координат и векторные диаграммы асинхронного двига- 4 теля.

Частотно-регулируемый электропривод содержит преобразователь частоты, выполненный с регулируемым выпрямителем .1 (фиг.1) и инвертором 2 тока, к выходу которого присоединен асинхронный двигатель 3, на валу которого установлен датчик 4 частоты вращения, выход которого подсоединен к первому входу блока 5 автоматического регулирования частоты и тока, второй вход которого соединен с выходом задатчика 6 частоты вращения, третий входк выходу блока 7 определения гладкой ков, блок 1б определения составляющих реального тока, блок 17 определения пульсирующего составляющего момента и регулятор 19 момента, соединенный выходом с блоком 5 автоматического регулирования частоты и тока. При этом обеспечивается коррекция задания на ток в зависимости от измерен ных пульсаций момента, благодаря чему повышается точность формирования момента. 1 з.п,ф-лы, 10 ил. составляющей момента, выход датчика

8 полного тока соединен с первым входом блока 9 определения проекций гладкой составляющей тока и с четвертым вхо- . дом блока 5 автоматического регулирования частоты и тока, два выхода которого блока 10 задания частоты и блока 11 задания тока преобразователя часто ты, выходы блока 9 определения проек-, ций гладкой составляющей тока соединены с первой группой входов блока

7 для определения гладкой составляющей момента, вторая группа входов которого соединена с первой группой выходов блока 12 определения составляющих потокосцепления. Электропривод содержит, кроме того, датчик 13 фазных токов и датчик 14 фазных напряжений, выход которого соединен с первым входом блока 12 определения составляющих потокосцепления.

В частотно-регулируемый электропривод введены логический блок 15 преобразований фазных токов в линейные токи с тремя выходами, блок 16 определения проекций реального тока с тремя входами и двумя выходами, блок 17 определения пульсирующей составляющей момента с двумя группами входов, блок 18 вычитания, регулятор

19 момента и блок 20 определения ли нейных напряжений..Блок 9 определения проекций гладкой составляющей типа снабжен тремя дополнительными входами. Блок 12 определения составляющих потокосцепления снабжен шестью дополнительными входами и дополнительной группой выходов, Блок 10 заI дания частоты снабжен дополнительным выходом. Блок 5 снабжен дополнительным входом; подключенным к выходу ре» гулятора 19 момента. Выходы датчика 13 фазных токов подключены к входу

5307

160 логического блока 15 преобразований—

4 фазных токов и .к первому входу блока

16, Первый выход логического блока 15 подключен к второму входу блока опре.деления проекций реального тока, Второй вход блока 15 подключен к второму входу блока 9 определения. проекций гладкой составляющей тока, к третьему входу блока 16 определения проекций реального тока и к второму входу блока 12. Третий выход логического блока 15 подключен к объединенным между собой третьим входам блоков 9 и 12.

Четвертый и пятый входы блока 12 подключены к соответствующим выходам блока 16, шестой вход блока 12 подключен к выходу блока, 20 определения линейных напряжений, соединенного входом с выходом датчика 14 фазных напряжений, Седьмой вход блока 12 объединен с четвертым входом блока .9 и подключен к дополнительному выходу блока 10 задания частоты. Обе группы выхопов блока 1,2 подключены к входам блока 17 определения пульсирующей составляющей момента, выход которого и выход блока 7 определения гладкой составляющей момента подключены к входам блока 18 вычитания, соединенного выходом с входом регулятора момента.

Блок 5 автоматического регулирова™ ния частоты и тока содержит элемент..

21 сравнения {фиг„.2), входы которого образуют первые два входа блока 5, а выход соединен с входом регулятора

22 частоты вращения, выход которого соединен с функциональным преобразователем 23 задания тока и вторым элементом 24 сравнения, второй вход которого образует третий вход блока 5.

Выход элемента 24 сравнения соединен с регулятором 25 момента, выход которого соединен с сумматором 26, второй вход которого соединен с первым входом блока 5. Выход сумматора 26 образует первый выход блока 5 (с сигналом

U ). Выход функционального преобразо" вателя 23 задания тока соединен с сумматором 27, выход которого соединен с элементом 28 сравнения, второй вход которого и второй выход сумматора 27 образуют четвертый и пятый входы блока 5, Выход элемента 28 сравнения соединен с входом регулятора 29 тока, выход которого образует второй выход блока 5 (с сигналом Н ) автома-тического регулирования частоты и тока

Логический блок 15 преобразований фазных токов содержит сумматоры 30-32 (фиг.3) нуль-органы 33-35, .счетные триггеры 36-38 и дешифратор 39. Первые входы сумматоров 30-32 образуют входы логического блока 15. Второй вход сумматора 30 подключен к первому входу сумматора 31, второй вход сумматора 31 подключен к первому входу сумматора 32, а второй вход сумма-тора 32 подкюлочен к первому входу сумматора 30, Выходы сумматоров 30-32 определяют линейные токи и образуют

15 первую группу выходов блока 15 и кроме того, через соответствующие нульорганы 33-35 и счетные триггеры 36-38 подключены к входам дешифратора 39, выходы которого образуют вторую груп20 пу выходов логического блока 15 и третий его выход, Блок 16 определения проекций реального тока содержит первую, вторую, третью и четвертую группу ключей 40-.

42, 43-45, 46-48, 49-51 (фиг,5), первую и вторую группу инверторов 52-54, 55-57 соответственно и два сумматора

58 и 59. Управляющие входы ключей 4051 соединены с выходом дешифратора 39

30 логического блока 15, а неуправляющие

r-. îäû первой группы ключей 40-42 соединены с выходами датчика 13 фазных токов непосредственно, а неуправляющие входы третьей группы ключей 46-48 соединены с выходами указанного датчика через первую группу инверторов

52-54, выходы первой и третьей группы ключей 40-42 и 46-48 соединены с входом сумматора 58, выход которого образует первый выход блока !6. Неуправляющие входы второй группы ключей 43-45 соединены с выходами сумматоров 30-32 логического блока 15 непосредственно, а неуправляющие. входы четвертой груп45 пы ключей 49-51 соединены с выходами этих сумматоров через вторую группу инверторов 55-57. Выходы второй 43-45 и четвер ой 49-51 групп ключей соединены с входом сумматора 59, выход ко5О торого образует второй выход блока 16.

Блок 9 определения гладких составляющих тока содержит три элемента И

60-62 (фиг,6), блок 63 управления, два элемента ИЛИ 64 и 65, коммутатор

66, высокочастотный генератор 67, блок

68 ключей, счетчик 69,блок 70 делителей на два, генератор 71 функций Уолша для аппроксимации косинусоидальных функций, генератор 72 функций Уолша для апппо 1605307 симации синусоидальных функций, два блока аналоговых ключей 73 и 74, два сумматора 75 и 76. Дополнительный выход блока 10 задания частоты соединен с первым входом элемента И 60, с пер5 вым входом коммутатора 66 и с первым входом блока 63 управления, первый и третий выход которого через элемент

ИЛИ 64 соединены с первым входом эле- 10 мента И 61 и управляющим входом коммутатора 66, второй вход которого соединен с выходом генератора 67 и вторым входом элемента И 61. Кроме того, третий выход блока 63 управления сое- 1g динен с единичным управляющим входом блока 68 ключей. Выход коммутатора 66 соединен с неуправляющим входом блока

68 ключей, управляющие входы которого соединены с вторым выходом логического блока 15, третий выход которого соединен с вторым входом блока 63 управления. Выходы блока 68 ключей соединены с входами счетчика 69, выход которого соединен с третьим входом эле- 25 мента И 61, с третьим входом блока

63 управления и с первым входом элемента И 62, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 63 управления, Выход элемента И 62 соеди- 30 нен с вторым входом элемента И 60, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 65, второй вход которого соединен с выходом элемента

И 61, а выход элемента ИЛИ 69 соединен с входом блока 70 делителей на

35 два. Выходы блока 70 делителей на два соединены с входами генераторов функций Уолша для синтеза косинусоидальных 71 и синусоидальных 72 функций, а выходы генератора 71 Уолша для синтеза косинусоидальных функций через блок 73 задания весовых коэффициентов соединен с первым сумматором 75, Вьгходы генеРатоРа 71 функций Уолша для 45 синтеза синусоидальных функций через блок 74 задания весовых коэффициентов соединен с вторым сумматором 76. Выход датчика 8 полного тока соединен с одним из входов блоков 73 и 74 задания весовых коэффициентов, 50

Блок 12 определения составляющих потокосцепления содержит блок 77 для определения линейного напряжения (фиг.8), блок для определения дейст вительной 78 и мнимой 79 составляющих напряжений, дифференцируниций блок 80, семь масштабных усилителей 81-87, семь сумматоров 88-95, два блока 96 и 97 деления, два ключа 98 и 99, два интегратора 100 и 101 и два .координатных преобразователя 102 и 103.

Блок 77 для определения линейного напряжения, блок для определения дей,ствительной 78и мнимой 79 составляющих напряжения выполнены также,как и соответствующие блоки для определения составляющих токов (фиг.3 и 5). Отличие заключается в том, что фазные и линейные токи замены соответственно фазными и линейными напряжениями.

В дифференцирующем блоке 80 определяется модуль вектора напряжения, а затем этот модуль дифференцируется и умножается в гармонические функции, синтез которых целесообразно осуществлять на функциях Уолша, что -позволяет процесс синтеза гармонических функций и процесс умножения объединить в одном блоке.

На управляющие входы блока для определения действительной 78 и мнимой

79 составляющих напряжения, дифференцирующего блока 80, координатные преобразователи 102 и 103 подается логический сигнал с выхода блока 15 (с выхода 2), на .управляющие входы делителей 96 и 97, ключей 98 и 99 и масштабного усилителя 85 подается логический сигнал с выхода блока 15 (с выхода 3). Первый выход блока 16 (выход id) соединен с входами масштабных

° Р усилителей 81, .85 и 86 и первым входом координатного преобразователя 103, а второй выход блока 16 (выход i j соединен с .входами масштабных усйли телей 83 и 87 и вторым входом координатного преобразователя 103, Выход блока 78 определения действительной составляющей напряжения соединен с первым входом сумматора 88, второй вход которого через масштабный усилитель 81,соединен с выходом блока 16, а третий вход сумматора 88 соединен с первым выходом дифференциального блока 80 через масштабный усилитель.82.

Выход блока 79 для определения мнимой составляющей напряжения соединен с первым входом делителя.97 и с первым входом сумматора 89, второй вход ко.торого через масштабный усилитель 83 соединен с соответствующим выходом блока 16. Третий вход сумматора 89 соединен с вторым выходом дифференцирующего блока 80 через масштабный усилитель 84. Выход первого сумматора 88 соединен с входом. интегратора

1605307

10!

00, неуправляющим входом первого ключа 98 и первым входом первого делителя 96, второй вход которого объединен с вторым выходом блока 10 ° Выход сум5 матора 89 соединен с неуправляющим входом ключа 99 и входом интегратора

101. Выходы интегратора 100 и ключа 98 подключены к первому входу сумматора 90,. второй вход которого соединен „ с выходом масштабного усилителя 86.

Выходы интегратора 101 и ключа 99 подключены к первому входу сумматора 91, второй вход которого соединен с выходом масштабного усилителя 87, Выход масштабного усилителя 85 соединен с первыми входами сумматоров 92 и 93.

Второй вход сумматора 92 соединен с выходом делителя 96, а второй вход сумматора 93 соединен с выходом дели- 2

""еля .97, выходы сумматоров 92 и. 93 подключены к входам координатного преобразователя 102, первый выход которого соединен с первым входом сумматора 94, второй вход которого соединен с выходом сумматора 90, Второй выход координатного преобразователя

102 соединен с первым входом сумматора 95, второй вход которого ссединен с выходом сумма ора 91. . 30

Выходы сумматоров 94 и 95 образуют первую группу выходов блока 12, определяющих.потокосцепление в неподвижной системе координат, а выходы координатного преобразователя 103 образу«3S ют вторую группу выходов блока 12, определяющих проекции токов в неподвижной опорной системе координат.

На фиг.9 изображено допустимое расположение координатных осей векторной диаграммы относительно фаз обмоток двигателя, а на фиг,10 — векторная диаграмма двигателя в допустимой системе координат. Положительное направление действительной оси может быть ори-15 ентировано относительно любой из обмоток двигателя, т,е. координатные оси могут занимать шесть разрешенных положений, Вводится понятие опорной системы координат, Если действительная ось векторной диаграммы совпадает с осью фазы А, то такую систему координат будем считать опорной, Если вдоль положительного направления действительной оси направлена другая обмотка, «i5 то такую систему координат будем называть допустимой, В какой из систем координат происходит описание ттрсцесссв в Каждой конкретной ситуации зат<т<сит от сигналов на вь<хсде дешифратора 39 (фиг. 3) . Напрютер, если сигнал появился на выходе IA, то ось обмотки А совпадает с положительным направлением системы координат и положение результирующего вектора в последующие моменты времени будет о считываться относительно действительной оси, относительно опорной фазы. Если сигнал появится на выходе, например, I>, -.о ось обмотки В совпадает с положительным направлением сисПотокосцепление определяется в неподвижной (допустимой) системе координат, но сама допустимая система координат вращается (вращение происходит скачками) относительно опорной, Это позволяет в начале совмещения вектора тока с допустимой системой координат определить начальные условия и, следоватЕльно, пересчитать значения составляющих вектора тока и потокосцепления к опорной системе координат.

Уравнение для статорной обмотки, двигателя во вращающейся системе координат записывается:

d х < в

U= iR+ — (=P) +Li) +

dtХ2 2 < . Хс<

+ j=- Ф + jG L,Ã. х2 иетдуктивные < с<;<пpотив ления возцушного зазора и ротора соответственно; переходная индуктивность„ пстокссцепление ротора; результирующий вектор тока активное сопротивление ° где х, х

О 2

L <

Vz.

R— темы координат и положение результирующего вектора в последующие моменты времени описывается в допустимой системе координат, Однако его можно пере= считать и в спорную систему координат, так как положение допустимой системы координат относительно опорной извест но, Замена систем координат происходит в те моменты времени, когда результирующий -ектор тока совпадает с одной из допустимых систе;; координат. Это позволяет непосредственно после совмещения результирующего вектора тока с допустимой системой координат изобразить в опорной системе положение ре" результирующего вектора тока, вектора

ЭДС и вектора потока, 1605307

В уравнении (1) член (— --) опхо a(7 х dt ределяет трансформаторную ЭДС, а член

j †. P определяет ЭДС .вращения. Обо.х 5 х г значим сумму этих ЭДС через Е и изобразим соответствующие члены уравнения (1) на векторной диаграмме (фиг . 1 О) с учетом того, что результирующий век" тор тока совпадает с действительной осью и поэтому принимаем действительные значения, т.е. i = id = I: (dI

Ц(= IR+ Е,! +,—d,,,, U) = Е +Я?., ° I, (3) где Е(, Е 0 - проекции результирующей

ЭДС на координатные оси. Ю

Векторная диаграмма (фиг,10) справедлива для вращающейся системы координат. Причем, вращение осуществляется только с тех моментов времени, когда вектор тока совпадает, с одной из допустимых осей координат. Следовательно, в этот момент времени потоко.сцепление имеет одно и то,же значение я н как в неподвижной Pzg, V zq (допустиz мой), так и во вращающейся (1 С1, (/ системах координат, Величины потокосцеплений для указанного момента вре. мени определяются из векторной диаграммы (4 в Uq,— I х, Uy

1 35 — I L(р (4) dI

-Ц1 — IR - 1,— в

Vq, Уг

Выражения (4) и (5) получены на основании подобия треугольников АОВ и

ОСК (Я вЂ” коэффициент подобия). Отсюда

15 следует, что, измеряя действительную и мнимую составляющие напряжения, составляющие тока (равную модулю в первоначальный момент времени) и зная пара-. метры двигателя можно определить знаЭ

50 чения потокосцепления для начального момента времени для любой .из допустимых систем координат, Как известно проекции результирую щего вектора потокосцепления в неподвижной системе координат определяются

55 по выражениям:

1 !

) 3- (Ц -Ri -L cosgt) dt

Н хд . <П гLQ х d d dt о

12 (9) Таким образом, выбором начальных значений интеграторов определяются величины потокосцеплений в допустимой системе координат.

Введем обозначения, д 1 х, (. !сП

1 () = — †((U -i R-L, sinugdt+

ГЗ о

L 1 (10) ф Э (= = (U -1 )к-L) cosset) dt 0 xxz z> . 1dI

Z(х j d d. Йс

L, id, (11)

3 3 где $2d Q2. — текущие значения проекций потокосцеплений в допустимой системе координат.

Следует отметить, что 4) и(не зависят от выбора системы координат, С учетом (10) и (11) выражения (6) и (7) запишутся

0,0!

123 23 1 ZJ н з .,а (2ф 12ф (2(, Так как известно асположе1(ие до-, пустимой системы координат, известны начальные условия интеграторов, а текущие значения проекций потокосцеплений не зависят от выбора системы ко-. ординат, то имеется возможность опре(12) + (!!, (6)

1 н 1 х, . idI (1 = — —. (U -Ri -L, — sinugdt+

3 0 0

+ I,, 1, +P

1, . 0,3 (7 )

0.0, Д3 где(11 1, — начальные значения интеграторов в допустимой системе icoopдинат, которые должны быть выбраны так, чтобы при t = О (отсчет времени производится с момента совмещения тока с допустимой системой координат) свободные члены выражений (6) и (7) позволяли бы определить соответствующие значения (1 „,(. Так как при

t = О i = О, то получаем о,с! Щ

Q = — -I-L (8) (dI

03 Ud- ™.-L — !

1605307

14 делить проекции вектора патакасцепления в опорной системе координат.. Для этого начальные услония, определенные в допустимой системе координат пере5 водятся в опорную систему координат с помощью преобразования Парка.:

В координатном преобразователе 102 блока 12 (фиг,7) осуществляется переход к опорной системе координат составляющих вектора потокосцепления, а в координатном преобразователе 103— переход к опорной системе координат составляющих вектора тока.

Переход на новую систему координат через 60 эл. град. дает возможность синхронизировать фактическую частоту инвертора, задаваемую блоком 10, и синтезированную частоту гладких и реальных составляющих тока. Для упроще- 20 ния синхронизации с выхода блока 10 в блок 9 определения гладких составляющих тока и блок 12 определения составляющих потокосцепления подается частотный сигнал п, частота которого в 25 фиксированное число раз, например 32 или 64, превышает основную гармонику инвертора, В блоке 10 аналоговый сигнал превращается в последовательность импульсов, которые поступают на управ- 30 ляющие входы автономного инвертора 2 через делитель с постоянным коэффициентам деления. Частотный сигнал с вхо да делителя поступает на блок 9 определения гладких составляющих тока и, 35 блок 12 определения составляющих пото- . косцепления. Если бы не было этой синхронизации, то всегда бы наблюдалось расхождение па частоте, которое приводит к фазовой погрешности, меня- 40 ющейся в пределах (О-2ii) рад. Следует указать, что фаза выходного тока инвертора из-за влияния устройств принудительной коммутации меняется при изменении частоты и режима работы дви- 45 гателя, Применение синхронизации позволяет уменьшить дестабилизирующие факторы, так как ошибка из-за неидентичности блоков 9 и 10 может накапливаться только в пределах 60 эл. град,, при 50 переходе на новую систему координат фазавая погрешность ликвидируется.

Частотно-регулируемый электропривад работает следующим образом, На вход блока 5 автоматического регулирования частоты и тока подается сигнал П с выхода задатчика 6 частоты вращения. Блок 5 определяет амплитуду и частоту переменного тока.

На входе регулятора 22 частоты вращения сравниваются сигналы задания и обратной связи. Выходной сигнал указанного регулятора является заданием момента, который преобразуется в функциональном преобразователе 23 в сигнал задания амплитуды тока статара

I (I (I — составляющая задания, зависящая от загрузки двигателя) . В сумматоре 27 осуществляется суммирование сигналов

I>= I + hI, 1 (14) где QI — выходной сигнал регулятора

19 момента, который зависит ат пульсаций вращающегося момента.

Сигнал I является сигналом задания амплитуды тока статора. и I — это периодическая составляющая момента, которая вносит эффект в регулирование только в там случае, когда период частоты вращейия двигателя превьппает время регулирования регулятора 29 така. Таким образом, на входе регулято" ра 29 тока сравниваются сигнал задания тока I y с сигналам полного тока (выхад датчика 8) и выходной сигнал регулятора тока U поступает на вход блока 11, Кроме того, сигнал задания момента М у сравнивается на входе регулятора 25 момента с фактическим моментом М, определенным для гармонических составляющих токов. Сумма выходного сигнала регулятора 25 момента и датчика 4 частоты вращения является сигналом U определяющим частоту инвертора, который подается на вход блока 10 задания частоты, где она преобразуется в последовательность импульсов, частота которых пропорциональна сигналу,Ug.

Фазные токи измеряются датчиком

13 и подаются в логический блок 15 и на первый вход блока 16 определения проекций реальных токов, На выходах сумматоров 30-32 (фиг.3) формируются линейные токи, в момент перехода которых через ноль на выходе ноль-органов 33-35 появляются импульсы, которые подаются на счетные входы триггеров 36-38, Диаграмма импульсов на выходах триггеров представлена на фиг.4, Дешифратор 39 из последовательности входных импульсов формирует упраьляющие чмпульсы на второй группе вьгходов и третьем выходе блока 15, диаграммы которых представлены нафиг.4.

Каждый управляющий импульс имеет длиУ

16

1605307 тельность 60 эл,град, а сигнал на третьем выходе блока 15 представляет последовательность импульсов длительностью 60 эл.град.

На вход блока 16 определения проекций реального тока (фиг,5) от датчика 13 тока подаются сигналы на неуправляющие входы первой группы ключей

40-42 непосредственно,а на неуправляю- 10 щие входы третьей группы ключей 46-48 через первую группу инверторов 52-54.

Линейные токи, которые определяются в блоке 15, подаются на управляющие входы второй группы ключей 43-45 непосредственно, а на неуправляющие входы четвертой группы ключей 49-51 через вторую группу инверторов 55-57. В то

l же время на управляющие входы всех ключей подаются управляющие сигналы 20 с выхода дешифратора 39. При поступлении какого-либо управляющего сигнала соответствующий ключ открывается и:: через масштабные усилители 58 и 59 входные сигналы появляются на выходе 25 блока 16, определяющие проекции реального тока в неподвижной системе ко" ординат. Причем появление какого-либо уйравляющего импульса приводит к соответствующему выбору одной из шести 30 разрешенных ориентаций систем коорди+ . нат, После того, как длительность данного импульса закончилась, результирующий вектор тока повернулся на 60 эл. град. против часовой стрелки. По окончании импульса система координат мгноФ о венно повернется на 60 эл.град. и догонит вектор тока. В новой системе координат в первоначальный момент времени результирующий вектор совпадает 40 с действительной осью.

В любой момент времени результирующий вектор тока привязан к допустимой системе координат, что позволяет, используя преобразования Парка по логическим сигналам, определить поло" жения вектора тока в опорной системе координат, На первый вход элемента И 60, блока 9 (фиг,6), на первый вход управляющего блока 63 и первый вход коммутатора 66 подается частотный сигнал п, с выхода блока 10 управления часто.той, Выход коммутатбра 66 соединен с. неуправляющим входом блока 68 ключей, на управляющие входы которого подается сигнал с выхода блока 15 (диаграмма фиг.4), а на второй вход блока

63 управления подается логический сиг нал с третьего выхода блока 15 (диаграмма фиг,4). По приходу. первого импульса с логического блока 15 и по приходу первого импульса частотой п ( на выходе блока 63 управления по каналам К1 и К2 выдаются управляющие импульсы (фиг,7), канал К2 подготавливает к срабатыванию элемент И 62, а канал К1 через элемент ИЛИ 64 подключает высокочастотный генератор 67 через соответствующий ключ блока 68 ключей на заполнение счетчика 69. На время заполнения счетчика 69 на входе элемента И 61 появляется управляющий сигнал, по которому высокочастотные колебания с выхода генератора 67 через элемент ИЛИ 65 поступают на блок 70 деления частоты на два. Счетчик 69 состоит из шести блоков. Емкость каждого блока соответствует числу импульсов, которые поворачивают синтезированный вектор тока на 60 эл. град, Это позволяет осуществить синтез вектора гладкого тока в опорной системе координат. Если, например, при включении системы регулирования реальный вектор тока нахоцился между

180 и 240 эл.град., -,o на входе блока 68 ключей действует сигнал Ig<, который вводит четыре блока и синтезированный вектор тока поворачивается на 240 эл,грац и ждет реальный вектор тока, так как счетчик 69 заполнился, сработали элементы И 61 и И 62 и заблокировали поступпение импульсов на вход блока 70 делителя, т.е, осущест вилась глубокая синхронизация.

ITðè действии следующего импульса (в нашем примере Ic) емкость счетчика

69 увеличивается на постоянную величину, а на выходе счетчика снова появляется нулевой сигнал. Меняется управляющий сигнал коммутатора 66 и счетчик 69 начинает заполняться частотой п более низкой, чем частота генератора, При этом может быть три случая: счетчик заполнился раньше, чем кончился управляющий сигнал, счетчик не успел заполниться за время действия управляющего сигнала и сигналы закончились одновремеНно.

Первый случай означает, что синтезированный вектор тока опережает геальный. В этом случае на выходе счет;чика 69 появляется импульс, который совместно с импульсом по каналу К2 через элемент И 62 закрывает элемент

И 60 и частотный сигнал п не постч17

07

18

В блоке 77 (фиг,8) определяется линейное напряжение, а в блоках 78 и

79 определяются действительные и мни.-. мые составляющие напряжения, В дифференцирующем блоке.80 определяется модуль вектора тока, а затем этот модуль дифференцируется и умножается ,на гармонические функции. На выходе сумматора 88 появляется сигнал, определяемый подинтегральным выражением (6), а на выходе сумматора 89 появля ется сигнал, определяемый подынтегральным выражением (7).

При появлении управляющего импульса на третьем выходе логического блока 15 ключи 88 и 89 перестают шунтировать интегратор и начинается процесс интегрирования, т.е. определяют-ся проекции вектора потокосцепления в допустимой системе координат, Выход первого интегратора 100 суммируется с выходом масштабного усилителя 86 и на выходе сумматора 90 появляется сигнал (, определяющий текущее значение а вектора потокосцепления в допустимой системе координат согласно выражению (10). Выход второго интегратора 101 суммируется с выходом масштабного уси-, лителя 87 и на выходе сумматора 91 появляется сигнал (,. определяющий текущее значение вектора потокосцепления в допустимой системе координат . согласно выражению (11) °

Для определения потокосцепления в опорной системе координат необходимо

Определить начальные условия (p 1 и(р о,о аН и осуществить поворот допустимой сис- темы координат на заданный угол. Начальные условия определяются по выражениям (8) и (9), а поворот на заданный угол определяется координатным преоб разователем 102 по логическим сигна- лам блока 15 (выход 2).

Как только результирующий вектор совпадает с одной из допустимых осей . координат, на выходе логического блока 15 (выход 3) появляется импульс, по которому в блоках 96 и 97 деления производятся вычисления согласно. первым слагаемым выражений (8) и (9), а на выходе масштабного усилителя 85 появляется сигнал, пропорциональный вто-,-.. рым слагаемым этих выражений, Выходные сигналы делителя 96 и масштабного усилителя 85 суммируются в сумматоре

92, а выходные сигналы делителя 97 и масштабного усилителя 85 суммируются в сумматоре 93. На выходе сумматоров

В третьем случае реальный и синтезированные вектора токов вращаются с одинаковой угловой скоростью и сигнал по каналу КЗ не появляется. Последова- 40 тельность импульсов с выхода блока 70 поступает на вход блоков 71 и 72. В блоке 71 из последовательности импульсов синтезируются функции Уолша, которые используются для аппроксимации ко- 45 синусоидальных колебаний, в блоке 72 " синтезируются функции Уолша, которые используются для аппроксимации косинусоидальных колебаний, В блоках 73 и 74 синтезированные функции Уолша умножаются на соответствующие коэффициенты,; которые, определяются выбором резисторов масштабных усилителей 75 и 76, и с помощью ключей подключаются к соответствующим входам масштабных усилителей 75 и 76. Причем фаза синтезированных колебаний гладкой соответствующей тока будет соответствовать фазе реального тока, 16053 пает в схему формирования гармонических функций и вращение синтезированного вектора тока прекращается.

Во втором случае синтезированнья вектор тока отстает от реального, За

S время действия управляющего сигнала по каналу К2 с выхода счетчика 69 на соответствующий вход блока 63 управления не поступает сигнал, подтверж- 10 дающий заполнение счетчика 69 ° В этом случае блок 63 управления после окончания очередного сигнала по каналу

К2.. формирует сигнал по каналу КЗ (фиг.7), который блокирует состояние блока 68 ключей, а коммутатор 66 вновь подключает генератор 67 к счетчику 69 и высокая частота через элемент И 61 и

ИЛИ 65 подается на вход блока 70 де-: лителей на два. Элемент И 61 будет 20 открыт на время до заполнения счетчика 69. Так как синтез гармонических сигналов осуществляется от высокочастотной последовательности импульсов, то синтезированный вектор тока дого-.. 25 няет реальный. Как только счетчик 69. заполнится, на его выходе появляется импульс, который закрывает элемент И

И 61 и снимает действие управляющего сигнала по каналу КЗ, что увеличива- 30 ет емкость счетчика 69 и переключает коммутатор 66 на частоту ng. Время действия сигнала по каналу К3 пере-. менное и зависит от времени дозаполнения счетчика, 35

19

l á05307

92 и 93,появляется сигнал, определяю". Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я щий начальные условия в допустимой 1. Частотно-регулируемый электросистеме координат. Координатный пре- привод, содержащий асинхронный двига образователь !02 по логическим сигна тель, подключенный к выходам преобра5 лам блока 15 (выход 2) осуществляет зователя частоты, выполненного с инперевод начальных условий в опорную вертором тока и управляемым выпрями- . о о системУ кооРдинат (сигналы Р и 1)г,1 ), тепем, датчик частоты вРащениЯ, УстаНа первом выходе координатного преоб-. новленный на валу асйнхронного двигаразователя 102 появляется сигнал (1)г, 11) теля и подключенный выходом к первому который поступает на цервый вход сум- входу блока автоматического регулироматора 94, на второй вход которого по" вания частоты и тока, второй и третий даетсЯ сигнал (/г 1, На втоРом входе входы котоРого подключены соответсткоординатного преобразователя 102 по- венно к выходам задатчика частоты вра" о является сигнал (11 С1, который поступа-. 15 вращения и блока определения гладкой ет на первый вход сумматора 95,. на составляющей момента, датчик тока, второй вход которого подается сигнал установленный в цепи питания инвертса гд ра тока и подключенный выходом к перНа выходах сумматоров 94 и 95 появ" вому входу блока определения проекций ляются сигналы Q и 4), определяю- 2О гладкой составляющей тока и к четвер1 щие проекции вектора потокосцепления тому входу блока автоматического ре-. в опорной системе координат, а на вы- гулирования частоты и тока, два выхоходе координатного преобразователя да которого подключены соответствен103 появляются сигналы i< и 1., опре- но к входам блока задания частоты и

Н деляющие проекции вектора тока в опор- 2Б блока задания тока преобразователя ной системе координат. частоты, блок определения составля г

Выходные сигналы (д и (1)г,блока 12 щих потокосцепления первый вход ког2, Я

9 перемножаются с выходными сигналами торого подключен к выходу датчиков и i блока 9 и на выходе блока 7 фазных напряжений, датчик фаэных топоявляется сигнал, пропорциональный 30 ков асинхронного двигателя, первая и гладкой составляющей момента М <, а на вторая группы входов блока определевыходе блока 17 появляется пульсирую- ния гладкой составляющей момента под- щий сигнал момента М „, на который на- ключены соответственно к выходам бло ложены периодические колебания, обус- ка определения проекций гладкой сословленные присутствием в сигнале тока - тавляющей тока и к первой группе вьг Э высших гармоник, Эти два сигнала срав- ходов блока определения составляющих ниваются друг с другом в вычитателе потокосцепления, о т л и ч а ю щ и й18, Отклонение вращающего момента от с я тем, что, с целью улучшения казаданного определяет входной сигнал чества регулирования путем повьппения регулятора 19, выходной сигнал кото-,10 точности формирования момента B nepeрого поступает на сумматор 27 (сигнал ходных режимах и уменьшения неравно-

gI) на, второй вход которого поступа- мерности вращения на низких частотах, ет заданное значение I тока., опреде= введены блок преобразования фазных ляемое по заданному значению вращаю." токов в линейные токи с тремя выхода-. щего момента с помощью функционально- @5 ми„ блок определения проекций реальго преобразователя 23, Не выходе сум- ного тока с тремя входами и двумя выматора 27 образуе" ñÿ зад,а н.ное значе ходами, блок определения пульсирующей ние тока I промежуточного контура, составляющей момента с двумя группами которое изменяется во времени в соот входов,. блок вычитания, регулятор моветствии с пульсациями вращающего мо 5, мента и блок определения линейных намента двигателя. В результате этого пряжений, блок определения проекций ток промежуточного контура изменяется гладкой составляющей така снабжен таким образом, что разность между ис тремя дополнительными входами, блок тинным и "àäàííûì значениями вращав- определения составляющих потокосцепщего момента двигателя 3 становится «5 пения снабжен шестью дополнительными равной нулю, благодаря чему в сравне-. входами и дополнительной группой выхонии с известным решением, повышается дов, .блок задания частоты преобразоточность формирования момента и улуч- вателя частоты снабжен дополнительным шается качество регулирования., выходом, блок автоматического регули21

22

1605307 рования частоты и тока снабжен дополнительным входом, подключенным к вьгходу регулятора момента, при этом выходы датчика фазных токов подключены к входу блока преобразований фазных токов в линейные токи и к первому входу блока определения составляющих, реального тока, первый выход блока преобразований фазных токов в линейные подключен к второму входу блока определения проекций реального тока, второй выход указанного блока преобразования подключен к второму входу блока определения проекций гладкой 15 составляющей тока, к третьему входу блока определения проекций реального тока и к второму входу блока.определения составляющих потокосцепления, третий выход преобразователя фазных токов в линейные токи подключен к объециненным между собой третьим входами блока определения проекций гладкой составляющей тока и блока определения .составляющих потокосцепления, четвертый и пятый входы которого поП-ключены к соответствующим выходам бло " ка определения проекций реального тока„ шестой вход блока определения составляющих потокосцепления подключен 30 к выходу блока определения линейных напряжений, соединенного с выходом датчика фазных напряжений, седьмой вход блока определения составляющих потокосцепления объединен с четвертым входом блока определения гладкой сос- тавляющей тока и подключен к дополнительному выходу блока задания частоты преобразователя .частоты, обе группы выходов блока определения составляю- 4О щих потокосцепления подключены к входам блока определения пульсирующей

1 составляющей момента, выход которого и выход блока определения гладкой составляющей момента подключены к вхо- 4 дам блока вычитания, соединенного с входом регулятора момента, 2. Электропривод по п,1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок определения проекций гладкой составляющей тока снабжен тремя элементами И, блоком управления, двумя элементами ИЛИ, коммутатором, генератором, блоком клю-чей, счетчиком, блоком делителей на два, генератором функций Уолша для синтеза косинусоидальных функций, г»нератором функций Уолша для синтеза синусоидальных функций, двумя блоками задания весовых коэффициентов и двумя сумматорами, причем четвертый вход блока определения проекций гладкой составляющей тока образован первым входом первого элемента И, первым входом коммутатора и первым входом блока управления, первый и третий выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и с управляющими входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом генератора и с вторым входом второго элемента И, а выход коммутатора соединен с неуправляющим входом блока ключей, единичный управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, а управляющие входы блока ключей образуют второй вход блока определения проекций гладкой составляющей тока, третий вход которого образован вторым входом блока управления, а выходы блока ключей соединены с входами счетчика, вьгход которого соединен с третьим входом второго элемента И, с третьим входом блока управления и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а выход третьего элемента И. соединен с вторым входом первого элемента

И, выход которого соединен с первым входом второго элемента KIV., второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход второго элемента

ИЛИ вЂ” с входом блока делителей надва, выходы которого соединены с входами генераторов функций Уолша для синтеза косинусоидальных и синусоидальньгх функций, выходы генератора функций

Уолша для синтеза косинусоидальных функций через первый блок задания весовых коэффициентов соединены с входами первого сумматора, выходы генератора функций Уолша для синтеза си- нусоидальных функций через второй блок задания весовых коэффициентов соединены с входами второго сумматора, другие входы первого и второго блоков задания весовых коэффициентов образуют первый вход блока определения проекций гладкой составляющей тока., 1605307

1605307

1605307

1605307

1605307

1605307

5uzУ

Щ е 10

Составитель А.Головченко

Редактор,В.Бугренкова Техред М.Дидык Корректор О.Ципле

Заказ 3457 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101