Способ частотного управления скоростью синхронного двигателя

(11) 815234 ОП ИСАИЗОБРЕТЕН ИЯ СОюз -ов;тскии Социалистических(43) Опубликовано 25 05 76 Бюллетень1(45) Дата опубликования описания.10,06,76,(51) М, Кл.г Н 02 Р 7/42 Государствеииый комитет Совета Мииистров СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Изобретение относится к регулируемымэлектрическим приводам переменного тока,в которых управление скоростью двигателя.осуществляется измейением частоты питания,Известен частотный способ управления 5скоростью машины переменного тока, прикотором по управляющему воздействию формируют частоту и величину. напряжения питания,Недостатками этого способа можно считать: сложность схемы привода ввиду необходимости формирования напряжения питаниядвигателя в соответствии со сложной зависимостью сопротивлений статорной цепи от. скорости врашения и момента нагрузки; Итрудность использования синхронного привода.в замкнутых системах регулирования угла и скорости вращения выходного вала. Лоложительным свойством частотного способаявляется возможность получения абсолютно 20жестких механических характеристик у синхронных 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 машины, при котором регулируют ток сгатора, а фаза (ча стота) тока определяется угловым положением (скоростью) вала, Однако при таком способе управления невозможно регулировать скорость нагрузки в разомкнутой схе ме регулирования (за исключением случая с нагрузкой вентиляторного типа ). Предлагаемый способ управления скоростью синхронного двигате и обеспечивает получение абсолютно жестких механических характеристик и высоких регулировочных свойств: в схеме управления привода не на до решать сложные аналитические зависФ- мости.Это. достигается тем, что определяют угловое положение поперечной оси индукго ра синхронной машины, его сравнивают с угловым положением оси поля якоря, задаваемым управляющим воздействием, и по результатам сравнения регулируют величину и фазу токов якоря, Для получения вью соких регулировочных свойств деличипы5152343токов якоря могут задаваться пропорцио- ли напряжений с жесткой обратной связью понально углу рассогласования между попе- выходным токам), которые образуют преобречной осью индуктора и задаваемой осью разователь энергии 16, Преобразователь 16поля якоря, при этом в зависимости от питает синхронный двигатель 1 токами, созСскоросги изменения эгого угла должно кор- дающими поле якоря, направление оси которектироваться задаваемое положение оси рого задается угловым положением датчикаполя якоря. Для устранения качаний и са, т,е, управляющим счгналом Цмораскачиваний машины величина тока яко- Для упрощения пояснения рабогы приводаря может задаваться как корень квадрат- будем счигать, что устройства 8 и 9 огсутный из суммы квадратов двух величин, од- сгвуюг. Для нормальной работы привода нена .из которых постоянна, а другая пропор 16обходимо произвести начальную установкуциональна 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= 0 сигнал РНа чертеже показана блок-схема синхрон-создаег в двигателе 3, поле, ось которогоногопривода, в когорой реализован предла 35совпадает с поперечной осью поля индуктогаемый способ управления. ра (рогора). Датчики 4, 5 установлены йриуправляющее воздействие - сигнал У . = О так, что сигнал рассогласованияопределяющий требуемую скорость вращения Ур = О. Будем считать, что усгройсгво 7Й синхронного двигателя 3., подается на представляет собой обычный усилитель переэлектромеханический преобразователь 2, На менного тока Тогда при (. = 0 р = О,26выходном валу преобразователя 2 усганов- У = О, следовательно, ток якоря такжелены два индукционных датчика 3 и 4 типа .Ра 1 ен нулю,сельсинов. Датчик 4 вместе с датчиком 5, При появлении рассогласования Л И межусгановленном иа валу двигателя 3., обРазу- ду угловыми положениями ротора двигателяюг измерительное устройство 6 (сельсинная 1 и ротора датчика Э появляегся напряжеЯпара), которое вырабатывает напрякение ние У, на выходе усгройсгва 6, котороерассогласования У, Напряжение И про- усиливается устройством 7, в результатепорционально углу рассогласования между чего по обмогкам двигателя 1 надинаюг проПоперечной осью индуктора (рогора) и осью текагь токи. Ось поля, созданного этимиполя якоря, задаваемой угловым положением токами, оказывается развернутой огносительЗОдатчика 3 но поперечной оси индуктора на угол до- о1 Электромагнитный момент привода определяе 1 ся какгде К - коэффициент;И=К ф 1 созд,с6 - напряжение питания сельсинной м 7пары 6. где Ф - поток индуктора;Необходимое взаимное угловое положе - ток якоря, равныи К. дние датчиков 3, 4, 5 и ротора двигателя 1 . (К- коэффициент усиления);обеспечивается начальной установкой датчи- Ь - коэффнциенг пропорциональносги. ков, Напряжение У в общем случае подаР1 соогвегсгв ющем выборе коэффициется. на функциональные усгройсгва 7, 8 иПри соогвегсг у р фф9, с выходов которых поступают сигналы енгаусиления К можно добиться того, что.ЮУ .и 0 . Сигналы У и Уц пи- требуемый максимальный момент приводаУР Утают квадратурные обмогки ротора датчика будег возникать при Ь10 эл.град.,Э, а сигнал У (производная сигнала цР, 5 т.е. при Соцд1 . Тогда можно считать,используется в качестве сигнала обратнойчто электромагнитный момент привода расвязи на входе преобразователя 2. Напряже- вен М = Кмф 1 = К ЬС 7 (где К - коз"сия 5 и Ц предсгавляюг, собой перемен-фициенг пройорцйойальносги), Таким обраные напряжения некогорой несущей частоты зом, в рассмогренном.приводе ротор синЮ, амплитуды которых определяются сиг-.:5 О хуонного двигателя 1 будет занимать угло- .налом У в соогвегствии с характеристика- все положение, огличающееся от угловогоми устройств 7 и 8. положения вала преобразователя 2 на велиСо статорных обмоток датчика 3 трех- чину дА , необходимую для компенсациижен " поступает на фа-,момента нагрузки, Скорость вращения валазочувствительные выпрямнгели 10, 3.1 и 12,М двигателя 1 будет соогветсгвовать скороэна выходе которых о разуеб аз ется трехфазная ти вала преобразователя 2, задаваемой сигсистема напряжений ,и Ц чао- налом.тоты Л свободной: от несущей частотыИ Эг система напряжений поступает Регулировочные характеристики рассмот-1на усилители токов 13, 14 и 15 (усилите рецыого привода лучше характеристик синх 515234ронного привода с известным частотным управлением погому, что синхронная машина рабогает практически всегда с углом,агруэки близким к 90 эл,град., и регулирование момента происходит за счет величины тока якоря. Это обсгоятельство позволяет работать двигателю с со 5 , близким к единице. С целью получения плавного перехода с одной скоросги на другую без качаний рогора синхронной машины используюг устройство 8, которое вырабатывает производную Урф 10 . ог сигнала Др, Рапряжение У использует ся в качестве сигнала обратной связи в контуре управления скоростью Л.преобразс вателя 2. Согласно предлагаемому способу рабога ,синхронной машины без качаний может быть , обеспечена также при применении сигнала У 1 Пусть устройство 8 отсутствует, устройство 7 - усилитель, а устройство 9 вы-) рабатывает постоянный сигнал Ц ., не за висящий от Ы, В этом случае намагничивающая сила якоря будет сосгоять из двух намагничивающих сил: намагничиваюшая сила, направленная по. поперечной осиИндуктора и определяемая сигналом У, и намагничивающая сила, направленная "о продольной .оси индукгора и определяемая йостояннйм. сигналом Уф . В процессе работы привода 63намагничиваюшая сила, зависящая от, будег меняться, При ее изменении будут наводиться токи в корогкозамкнугых (пчсковых) обмогках индукгора. Эти токи, взаимодейсгвуя с намагничивающей силой ог сигна ла Я, будут создавать асинхронный момент., При соответствующем выборе величины и знака сигнала Ц( синхронная машина не будег качаться и самораскачиваться, так как асинхронный моменг будет сгабилизирукяцим.формула изобретения1 Способ частотного управления скоро, стью синхронного двигателя путем изменения частоты и с регулированием тока якоря,Ф 1 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с це- .лью получения жестких, характеристик,опре- деляют.положение йоперечной осииндуктора, сравнивают его с положением оси доля якоря, зависящим .от сигнала задания часто 4 ты, и по результатам измерения регулируют , величину тока якоря.2, Способ по п. 1, о т л и ч а ющ ий, с я тем, что, с целью улучшения динами- ческих свойств привода, измеряют скоростьизменения положения оси индуктора относ- , тельно оси.поля. якоря и корректируют поло