Устройство для определения координат асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Н 02 Р 540,53 Фиа ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Ивановский ордена Знак Почетаэнергетический институт им. В. И. Ленинаи Ордена Ленина институт проблем управления автоматики и телемеханики(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯКООРДИНАТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В РЕГУЛИРУЕМОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемом электроприводе. Цель изобретения - упрощение и повышение точности устроиства для определения координат асинхронного двигателя. Устройство содержит асинхронный двигатель (АД) 1 в регулируемом электроприводе, датчик (Д) 2 фазных токов статора, блок преобразования токов 3, Д 4 фазных напряжений статора, блок преобразования напряжений. Блок (Б) 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора соединен с двумя элементами сравнения 7, 8, двумя релейными элементами 9, 1 О. Блок (Б) 11 вычисления составляющих вектора тока статора также подключен к формирователю логических сигналов скорости вращения АД 1. Б 11 снабжен двумя дополнительными элементами сравнения и второй парой масшабных элементов. Замкнутая система регулирования составляющих вектора тока статора позволяет обеспечить высокую точность определения таких координат АД, как скорость вращения и составляющие вектора потокосцепления ротора за счет отсутствия блоков перемножения и масштабных элементов с коэффициентом передачи, зависящим от активного сопротивления ротора. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для определения координат асинхронного двигателя и может быть использовано в регулируемом асинхронном электроприводе общепромышленного назначения.Цель изобретения - упрощение и повышение точности устройства для определения координат асинхронного двигателя.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для определения координат асинхронного двигателя; на фиг. 2 -- схема блока вычисления составляющих вектора тока статора.Устройство для определения координат асинхронного двигателя 1 (фиг. 1) в регулируемом электроприводе содержит датчики 2 фазных токов статора, подключенные выходами к входам блока 3 преобразования токов, датчики 4 фазных напряже 1 гий статора, подключенные выходами к входам блока 5 преобразования напряжений, блок 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, снабженный двумя парами входов, два элемента 7 и 8 сравнения, два релейных элемента 9 и 10, блок 11 вычисления составляющих вектора тока статоьа, снабженный двумя парами входов, и формирователь 12 логических сигналов скорости вращения асинхронного двигателя и сип 1 ала рассогласования по потокосцеплению, снабженный двумя парами входов и подключенный выходами к первой паре входов блока 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, вторая пара входов которого объединена с первыми входами соответствующих элементов 7 и 8 сравнения и подключена к выходам блока 3 преобразования токов. При этом выходь. элементов 7 и 8 сравнения подключены к входам соответствующих релейных элементов 9 и 10, соединенных выходами с первой парой входов указанного формирователя 12 логических сигналов, вторая пара входов которого пофазно объединена с первой парой входов блока 11 вычисления составляющих вектора тока статора и подключена к выходам блока 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора.Выходы блока 5 преобразования напряжений подключены к второй паре входов блока 11 вычисления составляющих вектора тока статора, выходы которого соединены с вторыми входами элементов 7 и 8 сравнения.Блок 11 вычисления составляющих вектора тока статора снабжен двумя сумматорами 13 и 14 (фиг, 2), двумя апериодическими звеньями 15 и 16 и первой парой масштабных элементов 17 и 18, входы которых образуют первую пару входов блока 11 вычисления составляющих вектора тока статора. Выходы масштабных элементов 17 и 18 подключены к одним из входов сумматоров 13 и 14, соединенных выходами с+ Х Рс) , 40 СЕ( + Егп1., Р - ,1,г. 15а 1.Ы 5(Ь 1 РНгде , 1 я, 1индуктивности статора, рото ра и взаимодуктивость соответственно;Я:, -- активное сопротивление статора.Проекции вычисленного вектора тока ста 1 +тора 1, ,1) на выходах элементов 17 и 18сравнения определяются по уравнениям уФ уйп ц== а р .а.,Проекции вычисленного вектора потокосцепления ротора фвфг, формируются в входами соответствующих а периодических звень.в 15 и 16, а другие входы сумматоров 13 и 4 образуют вторую пару входов блока 1 зычисления составляю 1 цих вектора тока статора.Блок 11 вычисления составлякццих вектора тока статора дополнительно снабжен двумя элементами 19 1. 20 сравнения и второй парой масштабных элементов 2 и 22, входы КОТОРЫХ ПОДКЛЮЧЕПЫ СООТВЕТСТВЕННО и дам первой пары масштабых элеметов 17 и 18. При этом выходы второй пары масштабных элементов 21 и 22 подкл 10 чены к одним из входов соответствующих элементов 9 и 20 сравнения, соединенных другими входами с выходами соответствчющих апериодических звеньев 15 и 16, а выходы элеметсц 19 и 20 сравения образук)т выхОды блока 11 вычислеия сОставля 101 х вектора тока статсра.Устройство для определения координат вР 1 сихронном элект)сирводе работает следующим образом.Блок 3 пресбразоваия токов и блок 5преобра;1 свания напря;кений осуществляют преобразование фазных токов и напряжений, оступающих с гыходов соответствующих датчиков 2 и 4, в составл 10 щис Обсб 1 ценых РектОРОв тока 1,а, 1 а) и аРяжения 1,1 а, Ь 11 статора в дека ртовои системе коордиат О., 3, снодвижной от 11 осительно статсра асинхронного двигателя 1.Иа выходах апериодических звеньев 15 30и 16 в блокевычисления составля,ощих вектора тока статора формируются сигналы 1 У 1 представляющие собой линейную комбинацию соответству 1 ощих вычислительных составляющих вектора тока статора 1 ,1 и потокосцеплеия ротора фга, ф в соответствии сс следующими диффере:.щиальыми уравнениями:блоке 6, реализующем следующие дифференциальные уравнения;Й фяа Я ф ЩУ., Ф.фйа +1; - Оф/ф+ р - "фар+ йфв ,где Яя - активное сопротивление ротора;Й - скорость вращения асинхронногодвигателя;р - фиктивная переменная.Величина Й и р,модулированные во времени, на выходе формирователя )2 логических сигналов выполняют роль управляющих воздействий в контуре регулирования.Среднее значение г определяет скоростьвращения вала асинхронного двигателяВ установившемся режиме работы устройства, когда его свободное движение закончено, срелнее значение р равно нулю. Величины О и ц создают такой вектор управления движением устройства, чтобы слежение за вектором тока статора осуществлялось во всех режимах работы реальногоасинхронного двигателя.Составляющие вектора тока статора1 Уц, полученные на выходе блока 3преобразования токов, и составляющиеУ;, У сформированные на выходах блока),сравниваются с помощью элементов 7 и 8сравнения. Результаты сравнения воздействуют на релейные элементы 9 и )О, с выхода которых получают импульсные сигналы,опрелеляюгцие знак рассогласования. Указанные импульсные сигналы распределяютв формирователе 2 логических сигналовна выходы, на которых сигналы О р устанавливаются в зависимости от положениявектора потокосцепления на плоскости а, ртаким образом, что знаки ошибок производных составляюьцих тока статора всегдаотрицательны, т. е., что в каждом каналеобратная связь отрицательна в любой момент времени.Алгоритм распределения сигналов определяют исходя из того, что сигналы Я ризменяются с частотой много больше, чемнапряжение и ток асинхронного двигателя врегулируемом электроприводе. Кроме того,высокая частота переключений обеспечивает малое свободное движение системы.Сигналы Я р формируют по следующимлогическим функциям: й = 5.-, й 5-, Ь 5 1, Ь 5 +ф й 5-ь Ьй 5. - ;,Ь 51,где5 х,+ув =ядп ф яю.+ ф вв )5,,=,а М, - ф,)51,= - ядп(1, - У,".), 5 Д = ырра(1 - 1, ).Замкнутая система регулирования составляющих вектора тока статора, реализованная в устройстве, позволяет обеспечить высокую точность определения таких координат асинхронного двигателя, как скорость вращения Р и составляющие вектора пото+ +косцепления ротора фг, фщ за счет отсутствия блоков перемножения и масштабных элементов с коэффициентом передачи, зависягцим от активного сопротивления ротора.Таким образом, введение в блок вычисления составляющих вектора тока статора двух сумматоров, двух апериодических звеньев, двух элементов сравнения и двух пар масгцтабных элементов обеспечивает в устройстве определение координат асинхронного двигателя (скорости вращения, составляющих вектора потокосцепления ротора) более простыми средствами и с более высокой точностью н сравнении с известным реп:опием.Формула зобретеняУстройство для определения координат анхронного двигателя в регулируемом электроприводе, содержащее датчики фазных токов статора, подключенные выходами к входам блока преобразования токов, датчики фазных напряжений статора, подключенные выходами к входам блока преобразования напряжений, блок вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, снабженный двумя парами входов, два элемента сравнения, два релейных элемента, блок вычисления составляющих вектора тока статора, снабженный двумя парами входов, и формирователь логических сигналов скорости вращения асинхронного двигателя и сигнала рассогласования по потокосцеплению, снабженный двумя парами входов и подключенный выходами к первой паре входов блока вычисления составляюших вектора потокосцепления ротора, вторая пара входов которого об ьединена с первыми входами соответствующих элементов сравнения и подключена к выходам блока преобразования токов, при этом выходы элементов сравнения подключены к входам соответствующих релейных элементов, соелиненных выходами с первой парой входов указанного формиСоставит кона Тскред И. В Тираж 631 ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, Ж - 3 илиал ППП Патент, гелв Лерес Редактор Н. Заказ 4018/5 енного етений 5, РаУжг рователя логических сигналов, вторая пара входов которого пофазно объединена с первой парой входов блока вычисления составляющих вектора тока статора и подключена к выходам блока вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, выходы блока преобразования напряжений подключены к второй паре входов блока вычисления составляющих вектора тока статора, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов сравнения, причем блок вычисления составляющих вектора тока статора снабжен двумя сумматорами, двумя апериодическими звеньями и первой парой масштабных элементов, входы которых образуют первую пару входов блока вычисления составляющих вектора тока статора, выходы указанных масштабных элементов подключены к одним из входов соответствующих сумматоров, соединенных выходами с входами соответствующих апериоди;еских звеньев, а другие входы сумматоров образуют вторую пару входов блока вычисления составляющих вектора тока статора, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, блок вычисления составляющих вектора тока статора снабжен двумя дополнительными элементами сравнения и второй парой масштабных элементов, входы которых подключены соответственно к входам первой пары масштабных элементов, при этом выходы второй пары масштабных элементов подключены к одним из входов соответствующих дополнительных элементов сравнения, соединенных другими входами с выходами соответствующих аг 1 ериодических звеньев, а выходы дополнительных элементов сравнения образуют выходы блока вычисления составляющих вектора тока статора. ЖилинКо 1)1 гскзор М Максимишине11 одписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5род, ул. Проектная, 4