Устройство для управления вентильным двигателем

3 15346Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым вентильным двигателям на основе син-хронных машин с управлением положения обобщенного вектора напряжения5 статора относительно магнитной оси ротора, и может быть использовано в установках, требующих большого диапазона регулирования частоты вращения.Цель изобретения - конструктивное упрощение и повышение надежности.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления вентильныи двигателем; на 15 , Фиг. 2 - схема вычислителя угла меж, ,ду обобщенным вектором напряжения имагнитной осью ротора; на Фиг. 3 схема регулятора в вычислителе угла.Устройство для управления вентиль" 20ным двигателем содержит синхронную машину 1, подключенную обмотками . статора к выходам тиристорного преобразователя 2 частоты, датчик 3 частоты вращения и датчик 4 положе ния, установленные на валу синхронной машины 1, преобразователь 5 числа Фаз, преобразователь б координат, вычислитель 7 модуля тока статора, подключенный входами к выходам дат- ЗО чика 8 Фазных токов, и регулятор 9 частоты вращения.В устройство для управления вентильным двигателем введены сумматор 10, компенсатор 11 ЭДС, элемент 12 сравнения и вычислитель 13 угла между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора, выполненный с двумя формирователями .14 и 15 (фиг, 2) функций синуса и 40 косинуса соответственно и последовательно соединенными блоком 16 реализации Функции арктангенса, регулятором 17 и сумматором 18, другой вход которого образует вход смещения.При этом выход сумматора 18 подключен к входам Формирователей 14 и 15 Функций синуса н косинуса, выходы которых образуют выходы вычислителя 13, подключенные к первым50 двум входам преобразователя 6 координат. Вход вычислителя 13, образованный входом блока 16, подключен к выходу вычислителя 7 модуля тока статора 55Выходы датчика 4 положения подключены к другим двум входам преобразователя 6 координат, соединенного выходами через преобразователь 5 числа Фаз с соответствующими управляющимивходами по частоте тиристорного преобразователя 2 частоты.Первый вход элемента 12 сравненияобразует вход задания частоты вращения, второй вход объединен с вхо"дом компенсатора 11 ЭДС и подключенк выходу датчика 3 частоты вращения,Выход элемента 12 сравнения подключен по входу регулятора 9 частотывращения, соединенного выходом спервым входом сумматора 1 О,Второй вход сумиатора 10 подключен к выходу компенсатора 11 ЭДС,в выход сумматора 10 соединен с уп- .равляющим входом по амплитуде тиристорного преобразователя 2 частоты.Регулятор 17 в вычислителе 13 выполнен с апериодическим звенои 19(фиг, 3), коммутатором 20 и сумматором 21 с инвертирующим и неинвертирующим входами, подключенными черезкоммутатор к выходу апериодическогозвена 19,При этом инвертирующий вход сумматора 21, соединенный с входом апериодического звена 19, образует входрегулятора 17, выход которого образован выходом сумматора 21.Преобразователь 21 частоты можетбыть выполнен по схеме с промежуточным звеном постоянного тока или циклоконвертера.В устройстве осуществляется управление энергетическим рекимои синхронной машины как в установившихся,так и в переходных режимах за счетавтоматического выбора угла междуобобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора. Указанный угол является Функцией модуля тока статора, и равновесие в.системе регулирования достигается .путемнепрерывной итерации угла в сторонувозрастания, а модуля тока - в сторону уменьшения.Путем начального смещения указанного угла в сторону опереженияможно выбрать наиболее выгодную зону углов, обеспечивающую минимальныезначения тока статора при заданномтоке ротора,Устройство работает следующимобразом.При равенстве нулю сигнала задания частоты вращения на входе элемента 12 сравнения будет равно нулюи задание на управляющем входе ти-.на валу машины и смещением угла на входе сумматора 18,Регулятор 17 (фиг, 3) угла между 5обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора имеет передаточную функцию Дифференциальная составляющаяможет вводиться как со знаком плюс(Т ( Т,), так и со знаком минус(Т ) Т 1), что определяется соответствующим положением коммутатора 20.Требуемое переключение определяетсяпо параметрам машины (для синхронных машин нормального исполнения выбираются Т с Т;).Применение регулятора 17 с указанной передаточной функцией необходимодля обеспечения апериодического характера сходимости угла между обобщенным вектором напряжения и магнитной осью ротора и модулем тока статора.Блок 16 (фиг. 2) реализует зави- симость где К - коэффициент;- обобщенный ток ротора, По сути блок 16 является вычислителем угла смещения обобщен ного вектора напряжения относительномагнитной оси ротора, Упрощение задачи вычисления указанного угла может быть связано с применением линейного блока 16 с ограничением выхо О да на уровне, соответствующем 9= 1 й/2,Таким образом, введение в устройство для управления вентильным дви 4 гателем контура регулирования по углу между обобщенным вектором напря"жения статора и магнитной осью ротора и минимизация модуля тока статора обеспечивают экономичное регулирование частоты вращения при болеепростом схемном решении по числуфункциойальных блоков и выполнениюизмерительной части по сравнению сизвестным решением,1, Устройство для управления вентильным двигателем, содержащее сиш 5 1534661 6ристорного преобразователя 2 часто-ты, которое определяет модуль трехфазной системы напряжений,С выходов датчика 4 положения навходы преобразователя 6 координатпоступают опорные сигналы, соответствующие синусу и косинусу углаТ,8+ 1между индикаторной осью датчика и 1( Б)ТБ+магнитной осью фазы А синхронной машины 1,С выходов вычислителя 13 на другие входы координатного преобразователя 6 поступают сигналы, соответствующие синусу и косинусу угла, заданного смещением на входе сумматора 18 (фиг, 2). На другом входе сумматора, 18 сигнал в это время равеннулю, так как отсутствует ток статора.На выходе преобразователя 6 координат устанавливается начальнаясистема сигналов, котооая через преобразователь 5 числа фаэ поступаетна соответствующие управляющие входыпреобразователя 2 частоты,При подаче сигнала задания частоты вращения на вход элемента 12 сравнения открываются. соответствующиетиристоры преобразователя 2 частоты, т,6 = агс 1 К( - э-)подготовленные к включению началь- Кфэными сигналами с выхода преобразователя 6 координат,В обмотках статора синхронноймашины 1 протекает ток, Сигнал (1 )с выхода вычислителя 7 модуля статора через блок 16, реализующийФункцию арктангенса, регулятор 17и сумматор 18 поступает на входыформирователей 14 и 15, Сигналы свыходов этих формирователей, соответствующие синусу и косинусу задаваемого угла, поступают на входыпреобразователя б координат, выходные сигналы которого получают фазовый сдвиг относительно выходных сигналов с датчика 4 положения. Этоозначает сдвиг по фазе обобщенноговектора напряжения статора в сторону заданного направления вращения,Возникающий момент приводит вовращение ротор машины 1 При уменьшении ошибки по частоте вращения модуль тока статора имеет тенденциюк уменьшению.Угол опережения также уменьшает- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и яся, и при выходе на установившийсярежим работы модуль тока статораапведеляется статическим моментом10 20 25 30 35 хронную машину, подключенную обмотками статора к выходам тиристорного преобразователя частоты, датчикичастоты вращения и положения, установ 5 ленные на валу синхронной машины, преобразователь числа Фаэ, преобразователь координат, вычислитель модуля тока статора, подключенный входами к выходам датчика фазных токов, и регулятор частоты вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, введены сумматор, компенсатор ЭДС, элемент сравнения и вычислитель угла между обобщенным вектором напряжения статора и магнитной осью ротора, выполненный с двумя формирователями функций синуса и косинуса соответственно и последовательно соединенными блоком реализации Функции арктаигенса, регулятором и сумматором, другой вход которого образует вход смещения, при этом выход указанного последнего сумматора подключен к входам Формирователей функций синуса и косинуса, выходы которых образуют выходы вычислителя угла между обобщенным вектором напряжения и магнитной осью ротора, подключенные к первым двум входам пре образователя координат, вход названного вычислителя угла, образованный входом блока реализации функции арктаигенса, подключен к выходу вычислителя модуля тока статора, выходы датчика положения подключены к другим двум входам преобразователя координат, соединенного выходами через преобразователь числа фаэ с соответствующими управляющими входами по частоте тиристорного преобразователя частоты, первый вход элемента сравнения образует вход задания частоты вращения, второй вход объединен с входом компенсатора ЭЛС и подключен к выходу датчика частоты вращения, выход элемента сравнения цодкгпочен к входу регулятора частоты вращения, соединенного выходом с первым входом сумматора, второй вход которого подклющен к выходу компенсатора ЭДС, а выход сумматора соединен с управляющим входом по амплитуде тиристорного преобразователя частоты.2, Устройстао по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что регулятор в вычислителе угла между обобщенным вектором напряаения и магнитной осью ротора выполнен с апериодическим звеном, коммутатором и сумматором с инвертирунщим и неинвертирующим входами, подключенными через коммутатор к выходу апериодического звена, при этом инвертирующий вход сумматора, соединенный с входом апериодического звена, образует вход регулятора, выход которого образован выходом сумматора.1534661 Составитель А. ЖилинТехред М.Ходанич Корректор И. Иус едактор Н. Тупи роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 52 Тираж 436ВНИИПИ Государственного комитета по иэобрет113035, Москва, Ж, Раушс дписноеиям и открытиям при ГКНТ СССРя наб., д. 4/5