Способ частотного управления скоростью синхронного двигателя

 

>тcH т в - > «ди .qчииеи р

h, (1) 815234

ОП ИСАЙИ, ИЗОБРЕТЕН ИЯ кОюа од::тских

Социалистических. Республик (61) До«олиительное к авг. свид-ву (22) Заявлено 13.03.72 (21) 1758398/24-7 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (43) Опубликовано25 О5 76 Бюллетень № (45) Дата опубликования описания. 1О.О6.76 . (51) М. Кл. г

Н 02 Р 7/42

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (5З) УДК

62 1. 3.1 3.333«83 (О88. 8) (72) Авторы изобретения

В. Я. Беспалов, В. H. Бродовский, Е. С. Иванов, Б. Н. Каржавов и Н, Ф. Котеленец (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ

СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к регулируемым электрическим приводам переменного тока, в которых управление скоростью двигателя .осуществляется измене«ием частоты питания, t

Известен частотный способ управления 5 скоростью машины переменного тока, при котором по управляющему воздействию формируют частоту и величину. напряжения питания, Недостатками этого способа можно счи- 10 тать: сложность схемы привода ввиду необходимости формирования напряжения пктания двигателя в соответствии со сложной зависимостью сопротивле«ий статорной цепи от . скорости врашения и момента нагрузки; И трудность использования синхронного привода в замкнутых системах регулирования угла и скорости враше«ия выходного вала. По.ложительным свойством частотного способа является возможность получения абсолютно N жестких механических характеристик у син:хронных приводов в разомкнутых схемах регулирования; среднее значение скорости нагрузки в таких схемах строго соответствует задаваемому значению, 25

Известен частотно-токовый способ управ ления моментом синхронной маши«ы, при котором регулируют ток статора, а фаза (ча стота) тока определяется угловым положением (скоростью) вала. Од«ако при таком способе управления невозможно регулировать скорость «агрузки в разомк«угой схе ме регулирования (за исключе«ием случая с нагрузкой вентиляторного типа ).

Предлагаемый способ управле«ия скоростью синхронного двигателя обеспечивает получение абсолютно жестких механических характеристик и высоких регулировочных свойств: в схеме управления привода не на» до решать сложные а«алогические зависФмости.

Это. достигается тем, что определяют угловое положение поперечной оси индукто ра синхронной машины, его срае«ивают с угловым положением оси поля якоря, задаваемым управляющим воздействием, и по результатам сравнения регулируют величи ну и фазу токов якоря. Для получения вы . соких регулировочных свойств величины

515234

3 токов якоря могут задаваться пропорцио- ли. напряжений с жесткой обратной связью по нально углу рассогласования между попе- выходным токам), которые образуют преобречной осью индуктора и задаваемой осью разователь энергии 16. Преобразователь 16 поля якоря, при этом в зависимости от питает синхронный двигатель 1 токами, созC скоросги изменения эгого угла должно кор- дающими поле якоря, направление оси которекгироваться задаваемое положение оси рого задается угловым положением датчика поля якоря. Для устранения качаний и са- 3, т.е, управляюшим счгналом Ц мораскачиваний машины величина тока яко- Для упрощения пояснения работы привода

1 : ря может задаваться как корень квадрат-: будем счигать, что устройства 8 и 9 огсут» ный из суммы квадратов двух величин, од- сгвуюг. Для нормальной работы привода нена .из которых постоянна, а другая пропорlO обходимо произвести начальную установку циональна углу рассогласования между попе- датчиков 3, 4, 5 относительно ротора двиречной осью индукгора и задаваемой осью гагеля 1, На чертеже принята такая начальполя якоря. ная усгановка, что при g = О сигнал 6g

На чертеже показана блок-схема синхрон- создаег в двигателе 3 поле, ocb которого ного привода, в когорой реализован предла15 совпадает с поперечной осью поля индукто гаемый способ управления. ра (рогора). Датчики 4, 5 установлены йри

Управлиюшее воздействие - сигнал Ujl = 0 так, что сиги,л рассогласования определяюший требуемую ctcopocrt врашения Lfp = О, 1 удем считать, что усгройсгво 7

Я синхронного двигателя 1, подается на представляет собой обычный усилитель переэлектромеханический преобразователь 2. На менного тока, Тогда при о(. = О р = О, ЯО выходном валу преобразователя 2 усганов- У = О, следовательно, ток якоря также лены два индукционных датчика 3 и 4 типа размен нулю сельсинов. Датчик 4 вместе с датчиком 5, При появлении рассогласования Ad межусгановленном иа валу двигателя 1, образу- ду угловыми положениями ротора двигателя к>т измеРительное УсгРойство 6 (сельсиннаЯ 1 и ротора датчика 3 появляегся напряжеЯ пара), которое вырабатывает напря>кение ние V, на выходе усгройсгва 6, которое рассогласования U< Напряжение. Up про- усиливается устройством 7, в результате порционально углу рассогласования между чего по обмогкам двигателя 1 на-инаюг проПоперечной осью индуктора (рогора) и осью текагь токи. Ось поля, созданного этими поля якоря, задаваемой угловым положением токами, оказывается развернутой огносительЗО датчика 3 но поперечной оси индуктора на угол до U =К VaL о

Электромагнитный момент привода определяется как где К - коэффициент;

M=K ф1 созл С

lT - напряжение питания сельсинной м - 7 пары 6. где ф - поток индукгора;

Необходимое взаимное угловое положе- 1 — ток якоря, равныи К. д. ние датчиков 3, 4, 5 и ротора двигателя 1 . (К „- коэффициент усиления); обеспечивается начальной установкой датчи- - коэффнциенг пропорциональносги . ков. Напряжение (7 в общем случае пода- 4О, ™

Р

1 соогвегсгв юшем выборе коэффициется. на функциональные усгройсгва 7, 8 и При соогвегсг у р фф

9, с выходов которых посгупают сигналы енга усиления К можно добиться того, что.

У У .Н 0 . Сигналы У и Уц пи- требуемый максимальный момент привода тают квадратурные обмогки ротора датчика будег возникать при Ь 10 эл.град., 3, а сигнал trt, - (производная сигнала Ур, щ . т,е, при од,ь, 1 . Тогда можно считать, используется в качестве сигнала обратной что электромагнитный момент привода расвязи на входе преобразователя 2. Напряж ; вен N = КмФ =- К,Ь С.7 (где К - коэфния 6 и Vg йредсгавляюг . собой перемен- : фициенг пройорцйойальносги}. Таким обраные напряжения некогорой несущей частоты зом, в рассмогренном.приводе ротор синЮ, амплитуды которых определяются сит:gg хуонного двигателя 1 будет занимать угло- . налом У в соогвегствии с характеристика- все положение, огличаюшееся от углового ми устройств 7 и 8. положения вала преобразователя 2 на вели(:о статорных обмоток датчика 3 трех- чину дА, необходимую для компенсации жен " поступает на фа- момента нагрузки, Скорость врашения вала зочувствительные выпрямнгели 10, ll и 12,. Ì двигателя 1 будет соогветсгвовать скоро - . на выходе которых о разуе б аз ется трехфазная ти вала преобразователя 2, задаваемой сигсистема напряжений U, V< и U час- налом. .тоты Л свободной: or несущей частоты

И Эг система напряжений поступает Регулировочные характеристики paccMm

Э

1 на усилители токов 13, 14 и 15 (усилите-,ФО . рецыого привода лучше характеристик синх 515234 ронного привода с известным частотным управлением погому, что синхронная машина рабогает практически всегда с углом,агруэки близким и 90 эл.град., и регулирование момента происходит за счет величины тока якоря. Это обсгоятельство позволяет работать двигателю с 0S), близким к единице. С целью получения плавного перехода с одной скоросги на другую без качаний рогора синхронной машины используюг устройство 8, которое вырабатывает производную Ур

1 ,ог сигнала Др . Напряжение У использует ся в качестве сигнала обратной связи в контуре управления скоростью Л .преобразс

1 вателя 2.

1.. Способ частотного управления скоро, стью синхронного двигателя путем изменения частоты и с регулированием тока якоря,Ф ,отличающийся тем, что, с це-

1 .лью получения жестких, характеристик,опре- деляют.положение йоперечной оси индукто ра, сравнивают er î с положением оси поля якоря, зависящим .от сигнала задания часто ты, и по результатам измерения регулируют, величину тока якоря.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю ш ий, с я тем, что, с целью улучшения динами ческих свойств привода, измеряют скорость изменения положения оси индуктора ОТНосН, тельно оси поля. якоря и корректируют поло, жение оси поля якоря.

Согласно предлагаемому способу рабога, !синхронной машины без качаний может быть, обеспечена также при применении сигнала V< Пусть устройство 8 отсутствует, устрой ство 7 — усилитель, а устройство 9 вы-I рабатывает постоянный сигнал Pg -, не за» висящий от Ы . В этом случае намагничиваюшая сила якоря будет состоять из двух намагничиваюших сил: намагничиваюшая сила, направленная по. поперечной оси""Индуктора и определяемая сигналом У,, и намагни чиваюшая сила, направленная "ao продольной оси индукгора и определяемая йостоянным. сигналом Уф . В процессе работы привода

6 намагничиваюшая сила, зависяшая от, будег меняться, При ее изменении будут наводиться токи в корогкозамкнугых (пчсковых) обмогках индукгора. Эти токи, взаимо. аейсгвуя с намагничиваюшей силой or сигна» . ла Ц, будут создавать асинхронный момент.

; При соответствующем выборе величины и знака сигнала Ц(синхронная машина не будег качаться и самораскачиваться, так как асинхронный моменг будет сгабилизируюшим. формула изобретения