Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих приводах для широкодиапазонного регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с частотным управлением при питании его от регулируемого источника напряжения переменной частоты и амплитуды. Целью изобретения является повышение динамической точности электропривода путем увеличения точности стабилизации потокосцепления во всех квадрантах механической характеристики и упрощения настройки. Указанная цель достигается тем, что в электропривод , содержащий асинхронный двигатель 1, функциональные преобразователи 5, б, реализующие соответственно зависимость управляющего напряжения от частоты тока статора при холостом ходе двигателя и зависимость дополнительного управляющего напряжения от скольжения, введен функциональный преобразователь 9, реализующий зависимость частоты тока статора от скольжения . Это обеспечивает возможность представления сложной зависимости для амплитуды напряжения в виде суперпозиции трех простых в реализации функций. При этом упрощается настройка и повышается динамическая точность. Даны выражения реализуемых зависимостей. 2 ил СО С о го

(51)5 Н 02 P 7/42

ГОСУДУЕ Р СТ В Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ЙУ! pl.gg qJ5 Е,.Б

К

Ь:" Б.Г л д !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОГОЗ COBE ÑÊÈÕ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

У % (21) 4641711/07 (22) 26.01.89 (46) 15.01.91, Бюл. ¹ 2 (72) Е,В.Макаров и В.Г.Зезин (53) 621.313.333(088.8) (56) Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями. M.; Энергоиздат, 1982, с, 182,185, Эксплуатационная документация системы управления асинхронными электрическими машинами (система "Скользящий привод"). СФРЮ, ИЭнергоинвест", Институт автоматики и вычислительных наук, СССР, Институт проблем управления ИАТ, Всесозн ый научно-исследовател ьский институт системных исследований ВНИИСИ, Сараево

1978, с, 12, 13,40,42. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих приводах для широкодиапазонного регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с частотным управлением при пиЯ2 1621135 А1 тании его от регулируемого источника напряжения переменной частоты и амплитуды.

Целью изобретения является повышение динамической точности электропривода путем увеличения точности стабилизации потокосцепления во всех квадрантах механической характеристики и упрощения настройки, Указанная цель достигается тем, что в электропривод, содержащий асинхронный двигатель

1, функциональные преобразователи 5, 6, реализующие соответственно зависимость управляющего напряжения от частоты тока статора при холостом ходе двигателя и зависимость дополнительного управляющего напряжения от скольжения, введен функциональный преобразователь 9, реализующий зависимость частоты тока статора от скольжения. Это обеспечивает возможность представления сложной зависимости для амплитуды напряжения в виде суперпозиции трех простых в реализации функций. При этом упрощается настройка и повышается динамическая точность, Даны выражения реализуемых зависимостей. 2 ил.

1621135

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляющему злектроприводу, и может быть использовано в следящих приводах для широкодиапазонного регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с частотным управлением при питании его от регулируемого источника напряжения переменной частоты и амплитуды.

Целью изобретения является повышение динамической точности путем увеличения точности стабилизации потокосцепления во всех квадрантах механической характеристики и упрощение настройки.

На фиг,1 представлена функциональная схема злектропривода переменного тока; на фиг.2 — зависимости напряжений от частоты и скольжения, Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 (фиг.1),задатчик 2 момента, датчик 3 частоты вращения вала двигателя 1, первый сумматор 4, первый функциональный преобразователь 5, регулирующий в режиме стабилизации потокосцепления двигателя зависимость управляющего напряжения от частоты тока статора при холостом ходе двигателя, второй функциональный преобразователь 6, реализующий в режиме стабилизации потокосцепления двигателя зависимость дополнительного управляющего напряжения от скольжения и соединенный входом с выходом задатчика 2 момента, второй сумматор 7, соединенный входами с выходами функциональных преобразователей 5, 6, регулируемый по частоте и амплитуде источник 8 напряжения, соединенный управляющими входами с выходами сумматоров 4, 7, а выходами — с обмотками статора асинхронного двигателя 1.

В злектропривод переменного тока введены третий функциональный преобразователь 9, реализующий зависимость смещения частоты тока статора от скольжения и соединенный входом с выходом задатчика 2 момента, и третий сумматор 10, соединенный входами с выходом функционального преобразователя 9 и выходом сумматора 4, а выходом — с входом функционального преобразователя 5.

Функциональные преобразователи 5, 6, 9 реализуют соответственно зависимости

Uq (вг) = R (и") х

h, х cos (ф (в"), I (в")), 5

Лв (в") = где U<, Uz, Лв — сигналы на выходах соответствующих преобразователей;

4, ф — модули векторов тока и потокосцепления статорэ;

Ip, 3Pp — модуль тока и потокосцепления статора при холостом ходе двигателя, в, в — частота тока статора и скольжения.

Выражения для 0г (в" ) и Лв (в ) могут быть представлены в виде

Ц (Г}Rs $}xIx gv

30 где I><, Iy, ф; . фу — компоненты соответственно векторов тока и потокосцепления статора во вращающейся прямоугольной системе координат Х, У, связанной осью Х с

35 выбранным для реализации привода одним из векторов: потокосцепления статора ф, потокосцепления ротора, магнитного потока Р в воздушном зазоре двигателя, 40 Модули векторов тока и потокосцепления статора и их компоненты в осях Х, Y однозначно определяются по известным выражениям в зависимости от параметров двигателя и выбранного режима стабилиза45 ции потокосцепления. Модули тока и потокосцепления статора при холостом ходе двигателя определяются при условии в,=0.

Г

Особенностью рассматриваемого злектропривода является то, что известные сложные функциональные зависимости для амплитуды напряжения асинхронного двигателя от частоты в и скольжения в" реализуются в виде суперпозиции трех функций Uq(в ), 02(в ) Лв (и ) с помощью соответствующих функциональных преобразователей, Такая возможность следует из графоаналитического метода оп1621135 ределения указанных функций, согласно которому для какого-либо выбранного для реализации привода постоянного потокосцепления двигателя рассчитывается и строиться графически в плоскости U" о) семейство параметрических характеристик U (в,и (), в которых в качестве параметра принято скольжение двигателя в (= О,в >, (d f... и т.д., а в качЕстве аргумента — частота (d . Как следует из фиг.2, все параметрические характеристики 0 (а, а) () имеют почти одинаковую зависимость относительно новой системы координат, совмещенной с вешинами (точками минимума) этих характеристик, в том числе и с характеристикой холостого хода U((d, о ), которая смещается в зависимости от скольжения (d," относительно начала координат по частоте на величину A(d ((d ) и по амплитуде на величину Uz((d (). Для множества всех возможных значений скольжения (d (СтраитСЯ графически в плоскости Uz (d ", функция

Uz((d ) реализуемая функциональным преобразователем 6, и в плоскости A(d (в ) функция Л0) ((d ), реализуемая функциональным преобразователем 9. Функция

Ui((d ), является уравнением характеристики амплитуды напряжения от частоты при нулевом скольжении двигателя и совмещенной с вершиной этой характеристики системе координат.

Примерный вид функций дан на фиг.1 в обозначениях соответствующих функциональных преобразователей. В результате аппроксимации их кусочнолинейными зависимостями преобразователи могут быть реализованы схемотехнически в виде устройств выделения модуля с зоной нечувствительности(функции 0)(о) ), Uz(()) ) и в виде усилителя-ограничителя (функция Ло) (в )).

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный скольжению о) ", с выхода задатчика 2 момента поступает на вход сумматора 4, где суммируется с сигналом, пропорциональным частоте вращения вала двигателя1, поступающего с выхода датчика 3 частоты вращения. С выхода сумматора 4 сигнал, пропорциональный частоте й), поступает на вход по частоте регулируемого по частоте и амплитуде источника 8 напряжения. С выхода задатчика 2 момента сигнал, пропорциональный скольжению (d, поступает также на вход функционального преобразователя 9, который вычисляет сигнал смещения по частоте Л()) (())" ) . С выхода функционального преобразователя 9 сигнал поступает на вход сумматора 10, на второй вход которого с выхода сумматора 4 поступает сигнал, пропорциональный задаваемой частоте в . С выхода сумматора 10 сигнал (в + Лв ((d ) ) поступает на вход функ5

В электроприводе обеспечивается высокая точность стабилизации выбранного для его реализации какого-либо потокосцепления двигателя во всех квадрантах механической характеристики, в том числе и при малых частотах вращения, простоту выполнения и подстройки функциональных преобразователей под конкретный двигатель, благодаря чему в сравнении с извест55 ционального преобразователя 5, который вычисляет напряжение Ui((() ) в зависимости от частоты с учетом смещения ее на величину Лв (о) ) . С выхода задатчика 2 момента сигнал, пропорциональный скольжению, поступает на вход функционального преобразователя 6, который вырабатывает сигнал, пропорциональный величине смещения по

Zp амплитуде Uz((d"). С выхода функционального преобразователя 6 сигнал поступает на вход сумматора 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода функционального преобразователя 5, благодаря чему обеспечивается смещение по амплитуде в плоскости U> (d характеристики холостого хода 0 (й) ). С выхода сумматора 7 сигнал, пропорциональный амплитуде напряжения двигателя, поступает на вход по амплитуде регулируемого по частоте и амплитуде источника 8 напряжения, соединенного выходами с обмотками статора асинхронного двигателя 1. Подстройка функционального преобразователя 5 под конкретный двигатель осуществляется в режиме холостого хода. Подстройка фун кционал ьного преобразователя 9 путем регулировки его коэффициента передачи производится в режимах разгона и торможения привода с обеспечением равенства амплитуды тока в режиме разгона при соответствующей скорости амплитуде тока в режиме торможения. Подстройка функционального преобразователя 6 в режиме постоянства . магнитного потока осуществляется при регулировке его коэффициента передачи до обеспечения равенства амплитуд тока двигателя на всем участке разгона и торможе50

1621135 ным решением повышается динамическая точность.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, задатчик момента, датчик частоты вращения вала двигателя, первый сумматор, соединенный входами с выходом задатчика момента и выходом датчика частоты вращения, первый функциональный преобразователь для реализации зависимости управляющего напряжения от частоты тока статора при холостом ходе двигателя, второй функциональный преобразователь для реализации зависимости дополнительного управляющего напряжения от скольжения и соединенный входом с выходом задатчика момента, второй сумматор, "оединенный входами с выходами первого и второго функциональных преобразователей, регулируемый по частоте и амплитуде источник напряжения, соединенный управляющими входами с выходами первого и второго сумматоров, а выходами — с обмотками статора асинхронного двигателя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения динамической точности путем увеличения точности стабилизации потокосцепления во всех квадрантах механической характеристики и уп рощения настройки, введены третий функциональный преобразователь для реализации зависимости смещения частоты тока статора от скольжения, соединенный входом с выходом задатчика момента, и третий сумматор, соединенный входами с выходом третьего функционального преобразователя и выходом первого сумматора, а выхо5 дом — с входом первого функционального . преобразователя, при этом первый, второй и третий функциональные преобразователи реализуют соответственно зависимости

u1(Ns) (Rs! о) +(o) po) RsIs

Uz(oi ) =В (м )х

Л

x cos (qr (ì ), I (в ) ), 15

Л® (ш " ) =

Л (в}) 20 где Ui, Uz, Лв — сигналы на выходах со25 ответствующих преобразователей;

R — активное сопротивление статора;

Io, фо — модули тока и потокосцепления статора при холостом ходе двигателя: в, а)" — частоты тока статора и скольжения;

I, ф — модули векторов тока и потокосцепления статора, 1621135

2 р а о спика

Соста в и тел ь А. Ж ил и н

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Шевкун

Редактор О.Спесивых

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

Заказ 4253 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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