Способ измерения электромагнитного момента многофазного электродвигателя переменного тока

 

(i>) 69!

ОЙИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.03.77 (21) 2461253/24-07 . с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.10.79. Бюллетень № 38 (45) Дата опубликования описания 15.10.79 (51) М.К .

6 01L 3/10

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 621.313.13:

:621.3.082.7 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

И. T. Зимин (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

МОМЕНТА МНОГОФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

dvli c — Uc — Ic Rc, dt

Изобретение относится к области электрических машин, а именно, к устройствам измерения электромагнитного момента электродвигателей, электроприводов и может быть использовано при автоматизированных стендовых испытаниях электрических машин.

Известен способ косвенного измерения электромагнитного момента электродвигателя по методу IZ-компенсации, при котором информация о магнитном потоке в зазоре получается путем интегрирования напряжения, пропорционального ЭДС фазы и полученного путем физическо о моделирования фазы двигателя (1). Физическое моделирование ЭДС фазы вносит дополнительную погрешность при измерении потокосцеплений и создает технические трудности для использования этого способа в системах автоматического управления электроприводов, Известен также способ измерения электромагнитного момента многофазного электродвигателя переменного тока, основанный на измерении мгновенных значений фазных токов и напряжений, вычисления по ним потокосцепления и мгновенного значения электромагнитного момента (2).

Как известно, электромагнитный момент равен:

Л4эц — — PA (тс тв) + В(т А тс) +

3 1 3

+ Ic (в — с)) (1) где IA, IB, Ic — фазные токи, а А, трв, фс — потокосцепления, Потокосцепления связаны с мгновенными значениями фазных токов и напряжений уравнениями

Паркагорева:

10,ц,ц — — /А IA RA — В IBRB i

dt dt где UA, UB, Uc — фазные напряжения, RA, Ra, Rc — активные сопротивления обмоток статора.

При отсутствии постоянных составляющих в фазных токах потокосцепления получают интегрированием разностей сигналов: А АРА1 UB /B RB ф Uc СЛС ° (3)

При наличии постоянных составляющих фазных токов этот способ не обеспечивает

25 достаточной точности измерений, поскольку не учитывает составляющих электромагнитного момента, вызываемых указанными составляющими токов.

Цель изобретения — повышение точноЗО сти измерения за счет фиксации составля661703

1ощих электромагнитного момента, вызванных постоянными составляющими фазных токов.

Указанная цель достигается тем, что выделяют постоянные составляющие фазных токов за п-й полупериод основной частоты питания, вычисляют по ним постоянные составляющие потокосцеплений и суммируют их с переменными составляющими потокосцеплений, измеренных в (n+ 1)-й полупериод (где n= 1, 2, 3 и т. д.).

На фигуре 1 представлена функциональная схема, реализующая способ измерения мгновенных значений электромагнитного момента синхронного двигателя; а на фигуре 2 — блок выделения постоянных составляющих фазных токов, где: 1, 2, 3— датчики мгновенных значений фазных тоКОВ IA, 7в, (С, 4, 5, 6 — датЧИКИ МГНОВЕНных значений фазных напряжений UA, U>, Uc, 7, 8, 9 — сумматоры напряжений; 10, 11, 12 — интеграторы; 13, 14 15 †. - блоки выделения постоянных составляющих фазных токов о ь, ов, 1ос, 16, 17, 18, 19— блоки выделения сигналов мгновенных значений потокосцеплений ф,ь фв, с и электромагнитного момента М„„соответственно.

В блоке выделения постоянной составляющей фазных токов (фиг. 2) — фильтр низкой частоты 20, усилители-ограничители 21, логические узлы 22, ключи 23 —:25, три интегрирующих конденсатора 26 —:28, детектор с частотнозависимым двухполюсником 29, ключи 30 —:32, схема ИЛИ ЗЗ.

В устройство входит также усилитель переменной составляющей 34 и фазочувствительный выпрямитель 35.

В описываемом способе применение накопительных устройств 26 —:28 вызвано тем, что при случайном характере искажений формы токов постоянную составляющую можно выделить только после раздельного интегрирования двух полупериодов сигнала.

В результате измерения на основании усредненных значений постоянных составляющих фазных токов, соответствующих предыдущим полупериодам (n-й полупериод) и текущих значений токов и напряжений (в (n+1) -й полупериод) получаются мгновенные значения электромагнитного момента, отвечающие высокочастотным искажениям формы фазных токов и напряжений, переходным процессам в успокоительных обмотках, тормозящим действиям постоянных составляющих токов и механическим колебаниям ротора.

Измерение электромагнитного момента электродвигателя осуществляется следующим образом. Гпгналы мгновенных значений фазных токов и напряжений с элементов 1 —:6, Ул, Ь, с, UA, Ув, Сс суммированные в соответствии с основными уравнениями синхронной машины дают на выходах сумматоров 7, 8, 9 мгйовенные зйачения производных потокосцеплений.

Интеграторы 10, 11, 12 на выходах дают мгновенные значения переменных составляющих потокосцеплений соответствующих фазных обмоток.

Блоки 13, 14, 15 выделяют постоянные составляющие фазных токов IoA, 7ов, 7ос.

В каждом блоке 13, 14 и 15, фильтрами

10 низкой частоты 20 выделяют основные гармоники фазных токов, по ним в момент перехода через нуль значений основных гармоник усилителями-ограничителя 21 формируются прямоугольные импульсы, пред15 ставляющие собой меандры, совпадающие по фазе с основными гармониками. Прямоугольные импульсы поступают на логический узел 22, который вырабатывает импульсы для управления ключами 23 —:25, 20 через которые осуществляется поочередный заряд трех интегрирующих конденсаторов 26=.28 током, пропорциональным модулю фазного тока I IA I от детектора с частотнозависимым двухполюсником 29.

25 Конденсаторы 26 —:28 заряжаются поочередно — каждый в течение полупериода основной гармоники фазного тока. Затем каждые следующие три полупериода поочередно сохраняют заряженное в конце по30 лупериода значение, после чего, поочередно, через ключи 30 —:32 разряжаются за короткий промежуток времени. На входе схемы ИЛИ 33 в каждый полупериод действуют напряжение трех конденсаторов.

35 На выходе схемы ИЛИ 33 напряжение oiIределяется в каждый момент наибольшим из трех входных. Оно представляет собой постоянное напряжение, пропорциональное среднему значению модуля фазного тока, 40 на которое наложено импульсное напряжение типа «меандр» величиной, пропорциональной постоянной составляющей фазногО тока, умноженной на величину, пропорциональную полупериоду. Фаза импульсного напряжения зависит от того, какой полупериод фазного тока обеспечил больший, заряд конденсатора, подключенного в момент действия этого полупериода и, следовательно, от того, какой знак имеет постоянная составляющая. Для выделения величины и знака постоянной составляющей полученный сигнал через усилитель переменной составляющей 34 поступает на фазочувствительный выпрямитель 35, кото55 рый синхронизируется сигналом с усилителя ограничителя 21. Значение постоянной составляющей в таком устройстве формируется в конце каждого полупериода и представляет собой перепад напряжения в

G0 данный фиксированный момент времени, а на выходе фазочувствительного детектора постоянная составляющая представлена сигналом в виде постоянного напряжения с соответствующим знаком. При изменени65 ях частоты вращения сигнал постояннои составляющей следует делить на величину, пропорциональную полупериоду, На блоки 16, 17, 18 поступают сигналы, пропорциональные мгновенным значениям переменных составляющих соответствующих потокосцеплений ф пА, рпВ, рпс текущего периода первой гармоники тока, со-i ответствующих фазных токов предыдущего полупериода первой гармоники тока, сигнал, пропорциональный первой гармонике тока, сигнал пропорциональный среднему значению индуктивности фазной обмотки

L ð, и сигнал, пропорциональный среднему значению взаимоиндуктивностей фазных обмоток М,р электродвигателя. Вычислительные устройства на выходах дают сигналы, пропорциональные потокосцеплениям фазных обмоток: фА — пА + LcploA + 14ср10В + 114cploc  — пВ + eploA + LcploB + cploc с — пс + NñploÀ + 14ср10В + 1 срloc

Полученные значения потокосцеплений вместе с фазными токами 1А, IB, 1с участвуют в вычислениях мгновенных значений электромагнитного момента М, в устройстве 19, например, по формуле (1).

Предлагаемый способ измерения мгновенных значений электромагнитного момента может быть реализован на электронных микросхемах с различными вариантами интеграции. Наиболее вероятный и приемлемый вариант реализации способа состоит в том, что элементы первичной обработки информации 7, 8, 9, 10, 11, 12 выполняются на простых радиоэлементах, элементы 13, 14, 15 могут быть выполнены на микросхемах малой интеграции в виде электронной платы, а функции вычисляющих блоков 16 —:19 может взять на себя регулятор, выполненный на базе микропроцессора.

На испытательных автоматизированных стендах функции элементов 7 —:19 могут

5 выполнять гибридные вычислительные устройства или специализированные ЦВМ.

Выделение постоянных составляющих фазных токов за период, предшествующий измерению переменной составляющей то10 ков, позволяет учесть постоянные составляющие электромагнитного момента и повысить точность его измерения.

Формула изобретения

Способ измерения электромагнитного момента многофазного электродвигателя переменного тока, основанный на измерении мгновенных значений фазных токов и

20 напряжений, вычислении по ним потокосцеплений и мгновенного значения электромагнитного момента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет фиксации составляющих

25 электромагнитного момента, вызванных постоянными составляющими фазных токов, выделяют постоянные составляющие фазных токов за п-й полупериод основной частоты питания, вычисляют по ним постоян30 ные составляющие потокосцеплений, а затем суммируют их с переменными составляющими потокосцеплений, измеренных в (и+1-й полупериод (где и=1, 2, 3 и т. д.).

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1. Поляков Н. Г. и др. Об одном методе изменения электромагнитного момента при частотном управлении асинхронным двигателем. Тезисы докладов, Смоленск, 1975.

40 2. Авторское свидетельство СССР № 342093, кл. G 011 3/00, 1970.

691703

uz.!

Составитель В. Никаноров

Техред А. Камышникова Корректор Л. Брахнина

Редактор В. Лукин

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2800/2 Изд. № 631 Тираж 1073 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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