Способ регулирования скорости вращения автоматизированного частотно-управляемого электропривода и устройство для его осуществления

34 Н 02 Р 7 4 За Н 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О СССРРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯщ(71) Уральский ордена ТрудовогоКрасного Знамениполитехнический институт им,С.М,Киррва(.56),1. Авторское свидетельство СССРР 490247, кл. Н 02 Р 5/34, 1972.2. Авторское свидетельство. СССР9 603082, кл, Н 02 Р 5/34, 1976.(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИВРАЩЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ регулирования .скорости вращения автоматизированного частотно-управляемого электропривода,при котором измеряют токи в Фазах обмоток электродвигателя электропривода, преобразуют измеренные токи ксистеме вращающихся координат, формируют по преобразованным значениям токовдействительные значения потокосцепле.ний фаэ обмоток электродвигателя, сравнивают их с требуемыми значениями потокосцеплений,сформированными в указанных координатах по заданному значениюмомента электродвигателя, полученные врезультате сравнения напряжения, преобразуют к координатам, связанным с осями:Фаз обмоток электродвигателя,и прлучеиными сигналами воздействуют на входныенапряжения преобразователя частоты,о тл и ч а ю щ и й с й тем,что, с целью повыщения качества регулирования и улучшения энергетических показателей электро- .привода, дополнительно измеряют заданные мгновенные значения. выходных Фаэныхнапряжений преобразователя частоты,поизмеренным значениям формируют напряжение, соответствующее по величинемодулю обобщенного вектора выходных ,У.Фазных напряжений преобразователя частоты, измеряют напряжение .источника питания преобразователя Частоты и Формируют напряжение, соответствующее по величине. Уровню ограничения. амп- . литуды гладкой составляющей выходного фазного напряжения преобразователя частоты, сравнивают между собой по величине сформированные напряжения и при превьыении требуемой величины модуля обобщенного вектора напряжений уровня ограничения в Функ-. ции требуемой величины модуля увеличивают коэффициент передачи регулирующих напряжений, управляющих ФазнЫми выходными напряжениями преобразователя частоты. еР 2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее преобразователь частоты, выход которого подключен к электродвигателю электропривода, систему регулирования электропри- е вода, о т л и ч а ю щ е е с я тем,с что в него дополнительно введены множительные элементы, число которых равно числу фаз преобразователя час.:тоты, функциональный преобразователь управляющих напряжений, векторный анализатор выходных сигналов системы регулирования электропривода и датчик напряжения, причем .каждый множительный элемент включен между соответствующим выходом системы регулированияи соответствующим входом преобразователя частоты, второй вход каждого множительного элемента подключен к выходу функционального преобразователя, первый вход которого связан с вы ходом векторного анализатора, входы; которого соединены с выходами системы регулирования электропривода, а второй вход функционального преобра. эователя связан через датчик напряжения с источником питания преобразователя частоты.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах переменного тока с высокими требованиями к качеству регулирования скорости.Известен способ регулирования выходного напряжения преобразователя частоты в составе злектропривода с асинхронизированным синхронным двигателем (ЛСД), заключающийся в том, 10 что измеряют токи многофазной системы обмоток ротора, преобразуют измеренные величины токов к системе вращающихся координат, связанных с полем статора, по преобразованным значени ям токов ротора вычисляют ЭДС сколь- жения в обмотках ротора, кроме того, в укаэанных координатах по заданному значению скорости двигателя и сигналу задания по реактивной мощности0 статора АСД вычисляют требуемые значения токов статора и сравнивают их с вычисленными значениями ЭДС скольжения в обмотках ротора и с измеренны.ми и преобразованными в указанных ко- д 5 ординатах действительными значениями токов статора, а полученными в результате сравнения регулирующими сигналами, содержащими пропорциональную и интегральную составляющие, преобра-З 0 зонанными к координатам, связанным с многофазной системой обмоток ротора, управляют Фазными выходными напряжениями преобразователя частоты, питающего роторные обмотки АСД 1 .Наиболее близким техническим реше-З 5 нием к изобретению является способ регулирования скорости вращения автоматизированного частотно-управляе-, мого электропривода, при котором измеряют токи в фазах обмоток электро двигателя электропривода, преобразуют измеренные токи к системе вращающихся координат, Формируют по преобразованным значениям токов действительные значения потокосцеплений фаз обмоток 45 электродвигателя, сравнивают их с требуемыми значейиями потокосцепле-; ний, сформированными в указанных ко- ординатах по заданному значению момента двигателя, полученные в резуль тате сравнения напряжения преобразу-. ют к координатам, связанным с осями фаз обмоток электродвигателя, и полу ченными сигналами воздействуют на входные напряжения преобразователя частоты 2 .55Поскольку в данном электроприводе решается задача высокого качества регулирования скорости в динамике, напряжение питания преобразователя час. тоты ПЧ) выбирается исходя из макси. 60 мальных значений выходного напряжения ПЧ, которые могут возникнуть в процессе регулирования. Такой выбор . уровня напряжения питания ПЧ предОпределяет для него повышенные габарит ные показатели, а в случае непосредственного ПЧ - также и низкий коэффициент мощности. Снижение напряжения, источника питания улучшило бы экономичность ЛЧ, но существенно ухудшило бы качество регулирования ввиду возникающего ограничения амплитуды максимальных выходных напряжений ПЧ уровнем напряжения источника питания.Цель изобретения -. повышение качества регулирования.и улучшение энергетических показателей электро- привода.Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют заданные мгновенные значения выходных фазных напряжений преобразователя частоты, по измеренным значениям формируют напряжение, соответствующее. по величине модулю обобщенного вектора выходных фазных напряжений преобразователя частоты, измеряют напряжение источника питания,преобразователя частоты и Формируют напряжение, соответствующее по величине уровню ограничения амплитуды гладкой составляющей выходного фазного напряжения преобразователя частоты, сравнивают между собой по величине сформированные напряжения и при превышении требуемой величины модуля обобщенного вектора уровня ограничения в функции требуемой величины модуля увеличивают коэффициент передачи регулирующих напряжений управляющих фаэными выходными напряжениями преобразователя частоты.в устройство для реализации способа, содержащее преобразователь частоты, выход которого подключен к электродвигателю электропривода, систему регулирования электропривода, дополнительно введены множительные элементы, число которых равно числу фаэ преобразователя частоты, Функциональный преобразователь управляющих напряжений, векторный анализатор выходных сигналов системы регулирования электропривода и датчик напряжения, причем каждый множительный элемент включен между соответствующим выходом системы регулирования и соответствующим входом преобразователя частоты, второй вход каждого множительного элемента подключен к, выходу функционального преобразователя, первый вход которого связан с выходом векторного анализатора, входы которого соединены с выходами системы регулирования электропривода, а второй вход функционального преобразователя связан через датчик напряжения с источником питания преобразователя частоты,На Фиг.1 показана для преобразователя частоты с непосредственной связью форма выходного Фазного напряжения и его гладкой составляющей в зоне ограничения уровнем напряжения1043805 ых на вынта 4; на ег кд,(д 1 Уд,Способ реализуетс аорик 0 0 9 напряжен итания пре рмируют на твуюшее по ения ампли выходного зователя ч Ябра"ряжеве-.удыазностоатчика жение ты и Ф оответ ограни ляющей преобр помощью яют нап еля час вид функции, ьным преобраз ледующими соо иэмер Р зоват т .ние Оагр, личине уровню гладкой соста го напряжения ты. ли ф ориО, и, й ык,ри Ои,1 "сри,ение50 о преобжду собо С помощью функциональноразователя 5 сравнивают месформированные напряженияи увеличивают коэффициентрегулирующих напряжений пучения напряжения на выходенального преобразователя ивия этого. напряжения на втмножительных элементов В,ных выходами к управляющипреобразователя частоты ивходами .- к выходам системывания,ое нап выходифг 1,напряжвходенапряжвходекорень де 9 и, вы Р и "Огр. ередачи, ем увелич функцио- воздейстрые входы одключенвходам ервыми на 1 ени ФП ени фП; УР(2) источника питания в . 0 (штриховойлинией показано заданное значение синусоиды выходного Фазного напряженияПЧ); на фиг,2 - то же, для автономного инвертора с широтно-импульсной модуляцией напряжения; на Фиг3 - функциональная схема устройства.Устройство фиг,З) содержит, систему 1 регулирования, преобразователь2 частоты (например, трехфазный),электродвигатель 3 переменного тока 10(например, трехфазный, векторныйанализатор 4, функциональный преобразователь 5, множительные элементы бпо одному на каждую фазу ПЧ), датчикуглового положения ротора, датчик, 58 скорости, датчик 9 напряжения.Каждый управляющий вход преобразователя частоты (ПЧ 1 2 подключен к выходу соответствующего множительногоэлемента б, первый вход каждого множительного элемента подключен к соответствующему выходу системы 1 регулирования, вторые входы всем множительйых элементов б подключены к выходуфункицонального преорразователя 5,первый вход функционального преобрзователя 5 подключен к выходу вектного анализатора 4, второй вход Фуционального преобразователя 5 подключен через датчик 9 напряжения кшинам питания ПЧ, входы векторногсс.анализатора подключены к выходамсистемы регулирования,функциональный преобразовательвыполнен таким образом, что реализуемая им функция остается неизменной З 5при сигнале первого входа меньшем,Фчем сигнал второго входа, и нараста,ет по мере превышения сигналом первого входа уровня сигнала второговхода. 4Более точно реализуемой функционал ователем,определяется с тношения 1Векторный анализатор 4 в , элемент, найряжение на выходе которого равно модулю обобщенного вектора его входных напряжений по соотношению (для 3-фазного случая): где О - напряжениен.векходе элеменапряжения овходах,я следующим образом,С помощью. системы 1 регулированияизмеряют токи в фазах обмоток электродвигателя 3, преобразуют измеренные токи к вращающейся системе координат, по преобразованным значениямтоков формируют действительные значения потокосцеплений двигателя, сравнивают их с требуемыми значениями потокосцеплений, сформированными в укаэанных координатах по заданному эна".чению момента двигателя, полученныев результате сравнения напряженияпреобразуют .к координатам,:связаннымс обмотками двигателя, С помощью векторного анализатора 4 измеряют заданные значения выходных фазных напряжений преобразователя частоты, сформированные на выходах системы регули-рования ОРд ,0 РВ, ОР и по измеренным значениям Формируют напряжениеЦр, соответствующее по величине модулю изображающего вектора выходныхфазных напряжений преобразователя .частоты,