Частотно-управляемый электропривод

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК п 9) ( ц 77840 А Н 02 Р 7/4 ГОСУДАРСТВЕ ННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЪТИ В:ь РИ ьййЯ." ЕТ К А сеенко, Г.К.Кур лектротехнио в автомати- переменного ИСАНИЕ ИЗОБ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1372581, кл, Н 02 Р 7/42, 1986.(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном электроприводе переменноготока, Целью изобретения является улучшение динамических показателей путем повыИзобретение относится ке и может быть использов зированном электропривод тока,Целью изобретения является улучшение динамических показателей путем-повышения быстродействия.На фиг. 1.представлена функциональная схема частотно-управляемого привода; на фиг. 2 - функциональная схема блока определения модуля тока во вращающейся системе координат; на фиг. 3 - функциональная схема дифференцирующего блока; а на фиг, 4 - векторная диаграмма,Частотно-управляемый электропривод содержит асинхронный двигатель 1, подключенный к выходам силового преобразователя 2 частоты, регуляторы 3, 4 шения быстродействия, указанная цель достигается введением блока 11 для определения модуля тока статора во вращающейся системе координат, дифференцирующего блока 12 и трех сумматоров 13 - 15. Частотный вход блока 11 подключен к выходу преобразователя напряжение-частота, а токовый вход - к выходу блока преобразования фазных токов 8. Выходы блока определения текущих переменных 9 через сумматоры 13, 14 подключены ко входам регуляторов тока 3, 4, При этом для регуляторов тока 3, 4 обеспечивается формирование дополнительных сигналов обратных связей, определяемых пооизводной модуля тока, что определяет более высокое быстродействие в сравнении с основным изобретением, 4 ил. составляющих тока статора, выходы которых подключены к первым двум основным входам блока 5 вычисления задающих переменных. Блок 6 задания управляющих сигналов соединен с первыми входами регуляторов 3 и 4 составляющих тока статора. Выходы датчика 7 фазных токов соединены с входами блока 8 преобразования фазных токов, выход которого соединен с входом блока 9 вычисления текущих переменных. Кроме того, выход силового преобразователя 2 соединен.с соответствующим входом блока 9 вычисления текущих переменных через блок 10 определения составляющих напряжения. Блок 9 вычисления текущих переменных имеет четыре выхода, два из которых образуют опорные входы блока 5 вычисления задающих переменных.В частотно-управляемый электропривод введены блок 11 определения модуля тока во вращающейся системе координат с частотным и токовь 1 м входами и дифференцирующий блок 12 с двумя выходами и три сумматора 13, 14 и 15. Частотный вход блока 11 определения модуля тока подключен к выходу преобразователя 16 напряжение - частота, а токовый вход блока 11 подключен к выходу блока 8 преобразования фазных токов. Выход блока 11 определения модуля тока подключен ко входу дифференцирующего блока 12, первый выход которого подключен к первому входу сумматора 13, а второй выход - к первому входу второго сумматора 14 и первому входу третьего сумматора 15, Вторые входы сумматоров 13, 14 подключены соответственно к выходам блока 9 вычисления текущих переменных, а их выходы подключены ко входам регуляторов 3, 4 тока статора. Второй вход третьего сумматора 15 подключен к выходу блока 6 задания управляющих сигналов, а выход - ко входу преобразователя 16 напряжение-частотэ,Блок 11 определения модуля тока во вращающейся системе координат выполнен с ключом 17 (см, фиг. 2), блоком 18 синхронизации и блоком 19 преобразова ния координат. Выход преобразователя 16 напряжение-частота соединен с информационным входом ключа 17, выход которого саединен с первым входом блока 19 преобразования координат. Первый выход блока 8 преобразования фаэных токов соединен со вторым входом блока 19 преобразования координат, а второй выход блока 8 соединен с третьим входом блока 19 преобразования координат и с входом блока 18 синхронизации, выход которого соединен с управляющим входом ключа 17.Дифференцирующий блок 12 (см. фиг, 3) составлен из собственно дифференциатора 20 и двух масштабных усилителей 21 и 22; Вход дифференциатора 20 соединен с выходом блока 11 определения модуля тока во вращающейся системе координат, а выход дифференциатора 20 соединен со входами масштабных усилителеи 21 и 22.Дифференциальное уравнение для статорных обмоток асинхронного двигателя имеет следующий вид; е е б ЧзО = О+ Оч = зйс+ - =бтмХ /ВЙ+ - ( - -% + -1 з),Ф Х 2где О, з, Чз, % - результирующие векторы напряжения, тока, потокосцеплений статора иуоторэ соответственно;Од, Оя - векторы напряжений по про дольной и поперечной осям асинхронногодвигателя;йс - активное сопротивление обмоткистатора;Хо, Х 2 - индуктивное сопротивление, 10 связанное с взаимным магнитным потокоми потоком ротора соответственно;Ф1 - переходная индуктивность обмоткистатораПри переходе к вращающейся системе ко ордина получим, что(3) Чтобы использовать диаграмму(см, фиг,4) для пояснения переходных режимов, выберем момент времени, когда результирующий вектор з тока совпадает с действительной осью, направленной по оси фазы А. Величина отрезка АВ, угол АОВ= Р определяют отставание потокосцепления Ч 2 от Ч(или отставание вектора ЭДСЕ 2 от вектора ЭДС Ее) и характеризуют скольжение. Выражение (2) показывает., что есть двесоставляющие ЭДС; ЭДС вращения Ев =Хо25 =) в%, соответствующая вектору ОВ, иХ 2трансформаторная ЭДС Ет - -- . ЭДСХо б% Х 2 бтвращения определяется частотой вращения в вектора Ч 2, а трансформаторная ЭДС определяется изменением модуля этого вектора,Выражение (2) описывает процессы дляпостоянной частоты вращения системы координат.В частотно-управляемом электроприводе в динамических режимах зто условие нарушается, тэк как наблюдается скольжение одного вектора относительно другого, С учетом неравномерности вращения системы координат в выражении 2) появляется дополнительный член ) Лв 1 з, характеризующий так называемое динамическое скольжение. Выражение для полной ЭДС Е двигателя может быть представлено в следующем аиде50 В переходных режимах вектор тока начнет ускоряться относительно потокосцепления и появится дополнительная составляющая скольжения, определяемая последним членом уравнения (3). Учет этой составляющей требует получение производной от угла Р, которая упрощенно может быть представлена производной от модуля тока 1 а затем использована для коррекции частотного сигнала изменения задания на преобразователь 16 напряжение-частота и соответственно регулируемых составляющих тока двигателя,Частотно-управляемый электропривод работает следующим образом.На входы регуляторов 3 и 4 составляющих токов и на вход преобразователя 16 напряжение-частота подается сигнал задания Оз. В блоке 5 вычисления задающих переменных из опорных гармонических сигналов по заданным сигналам 0 и О начинают формироваться гармонические функции задающих переменных, из которых формируются трехфазные управляющие сигналы для силового преобразователя 2 частоты, выходное напряжение которого подается на асинхронный двигатель 1. Фазные токи измеряются датчиками 7 фазных токов и подаются на блок 8 преобразования фазных токов, который осуществляет переход из трехфаэнай системы координат в двухфазную. Блок 10 определения составляющих напряжения па фазным напряжениям осуществляет переход из трехфазнай системы координат в двухфазную, Выходные сигналы блоков 8, 10 и выходной сигнал преобразователя 16 напряжение-частота подаются на блок 9 вычисления текущих переменных, в катарам определяются составляющие ЭДС. формирующие обратные связи для регуляторов 3 и 4. Кроме того, блок 9 формирует опорные гармонические сигналы для перехода задающих воздействий от вращающейся системы координат к неподвижной,Таким образом блок 9.вычисления текущих переменных в соответствии с нагрузкой, параметрамидвигателя и величиной задающего сигнала определяет составляющие ЭДС Ьзд и (2 зя, которые являются сигналами обратных связей регуляторов 3 и 4.Система регулирования формирует требуемое значение напряжения на выходе силового преобразователя 2 для поддержания на заданном уровне значений составляющих ЭДС.Для повышения быстродействия в блоке 11 определения модуля тока во вращающейся системе координат при переходе 5 10 15 20 25 30 35 40 выходного синала 1 ч блока 8 пРеобРазования фазных токов через нуль срабатывает блок 18 синхронизации и ключ 17 начинает прспускать псследовательность импульсов. В блоке 19 преобразования координат из последовательности импульсов л сигналоы и 4 формируется результирующий векар тока ва вращающейся системе координат, Так как переход во вращающуюся систему координат происхОдит тогда, когда вектор тОка совпадает с действительной осью, то на выходе блока 19 преобразования координат появляется сигнал, пропорциональный модулю така 1 пкоторый подается на дифйеренциатар 20, на выходе которого появляется проиэваДная модуля така, которая в масштабном усилителе 21 умножается на коэффициент /О, Коэффициент передачи масштабнага усилителя 22 подбирается экспеаименталь- НО,Таким Образам, при набрасе нагрузки на выходе дифференциатсра 20 появляется сигнал, который через масштабные усилители 21 и 22 падается на сумматоры 13-15, При набргсе нагрузки выходной сигнал сумматоров 13 и 14 уменьшается. что приводит к расту задания составляющих Од и Оч) на выходе регулятарав 3 и 4, дднсвременна нг выходе суммэтарэ 15 сигнал увеличивается, что приводит к расту задающей частоты вращения поля двиателя, Одновременное увеличение задающих сигналов на выходе Регуляторов 3 и 4 составляющих таков и задающей частсты силового преобразователя 2 частоты спасабс-еует уменьшению динамических посадок частоты вращения при нагрузке и расширенлю диапазона регулирования. Формула изобретения Частотна-управляемый злектрапривод па авт, св, Ь 1372581, О т л и ч а ю щ и й с я тем, чта, с целью улучшения динамических показателей путем повышения быстродействия, в него введены блок Определения модуля така ва вращающейся системе координат с частотным и таковым входами,дифференцирующий блок с двумя выходами и три сумматора, причем частотный вход названного блока определения модуля тока подключен к выходу преобразователя напряжение - частота, а токовый вход - к выходу блока преобразования фаэных токов, а выход блока определения модуля тока во вращающейся системе координат под" ключен ко входу дифференцирующего блока, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора, а вто 1677840рой выход - с первыми входами второго и третьего сумматоров, вторые входы и выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно к выходам блока вычисления текущих переменных и к входам регуляторов составляющих тока статора, второй вход и выход третьего сумматора подключены соответственно к выходу блока задания управляющего сигнала и к входу 5 преобразователя напряжение - частота.Составитель А, Жилинедактор В. Фельдман Техред М.Моргентал Корректор И, КоЗаказ 3121 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откоытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4 Лроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1