Устройство для компенсации эдс в синхронном частотно управляемом электроприводе

.ю ноИ 3 О Б Р Е Т Е Н И Я 1. Яф:.ЛАЯ ФР 688976 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 12,06.74 (21) 2032525/24 1) М. Кл.аН 02 Р 5 ем заявкис присоединен (23) Приоритет (43) Опубликовано (45) Дата опублик сударствеииыи комите СССРелам изобретеии 53) УДК 621.316,717(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЭДСВ СИНХРОННОМ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОМЭЛЕКТРО ПРИ ВОДЕ ко- ом,1Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе частотного управления синхронного электропривода.Известно, что внутренние перекрестные 5 обратные связи по ЭДС вращения оказывают существенные влияния на динамику системы регулирования электропривода. Это влияние тем сильнее, чем выше скорость двигателя. ОДля обеспечения работоспособности привода и высокого качества регулирования необходимы специальные меры для подавления влияния ЭДС вращения на динамику системые регулирования скорости,1.Для исключения влияния ЭДС вращения синхронного двигателя на динамику системы регулирования скорости необходима компенсация ЭДС.Известно устройство для компенсации 20 ЭДС в электроприводе с машиной двойного питания, содержащее преобразователь координат, преобразующий трехфазный ток ротора в двухфазный трехфазный в 90 эл. град, и отнесенный к полю статора, преоб разователь координат, преобразующий трехфазный ток статора в двухфазный ток статора; суммирующее устройство и умножители. Первый преобразователь координат соединяется с выходами датчиков тока, ус тановленных в трех фазах ротора. Второи преобразователь координат связан с датчиками тока, установленными в трех фазах статора. Выходы обоих координатных преобразователей соединены со входами суммирующего устройства, при этом входы суммирующего устройства подключены к множительным устройствам 2.Применение этого устройства для синхронного электропривода с регуляторами фазных токов нецелесообразно, так как ротор синхронного двигателя питается постоянным током и преобразователь его к ординатам статора примененным в данн устройстве координатным преобразователем нельзя. Выходы множительных устройств имеют двухфазное исполнение и их сигналы не могут суммироваться непосредственно с сигналами регуляторов тока на входе тиристорного преобразователя частоты, так как выходы регуляторов тока имеют трехфазное исполнение.Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для компенсации ЭДС в синхронном частотно- управляемом электроприводе с регуляторами тока по продольной и поперечным осям 3. В данном устройстве формируется сигнал, соответствующий ЭДС вращения, который затем может быть подан в1 а - Ь1 3схему управления преобразователем частоты. Однако применение этого компенсаторав регуляторе с регулированием по полномутоку требует подачи на вход узла компенсации токов статора, преобразованных косям д и д.Регулятор с регулированием полного тока такого преобразования не имеет. Крометого, выход компенсатора имеет напряжение в осях Ы и д, а для регулятора по полному току требуется сигнал, компенсирующии ЭДС двигателя в трехфазных величинах.Поэтому для регуляторов с регулированием полного тока необходима разработкапринципиально нового компенсатора ЭДСвращения, обеспечивающего нормальнуюработу электропривода и высокое качестворегулирования,Целью изобретения является повышениекачества регулирования скорости при регулировании полного тока статора в синхронном частотно-управляемом электроприводе.Поставленная цель достигается за счет того, что в устройств введен блок обратногопреобразования координат с однофазнымвходом, соединенным с блоком суммирования, и входами для гармонических функций, соединенными с датчиком положения,при этом датчики токов статора соединенынепосредственно с соответствующими входами блока суммирования, а блок поворота векторов - с соответствующим входомуправления преобразователя частоты.На фиг. 1 изображена структурная схемаустройства для компенсации ЭДС; на фиг.2 - принципиальная схема устройства; нафиг, З,а - векторная диаграмма переходаиз осей ди о косям аи Р; на фиг. З,б -векторная диаграмма вычисления е, по известным е, и еь, на фиг. 4,а - векторнаядиаграмма синхронного двигателя; на фиг,4,б - векторная диаграмма, поясняющаяработу узла поворота векторов на90 эл, град.На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - преобразователь координат;2 - суммирующее устройство; 3 - определитель величины амплитуды; 4 - узел поворота векторов; 5 - 5, - суммирующиеустройства; 6 - тиристорный преобразователь частоты; 7 - датчик тока в цепи возбуждения двигателя; 8 - 8, - датчики тока в статорной цепи;9 - синхронный двигатель; 10 - тиристорный возбудитель;11 - датчик положения; 12 - тахогенератор; 13, - 134 - множительные устройства;14 - 147 - операционные усилители; соз а,з 1 па - угловые положения ротора относительно статора синхронного двигателя;- ток возбуждения синхронного двигателя; а. ь - ток статора фазы А и фазы В;Фа, Фь - суммарный поток фазы А и В; е, еь,е, - величина ЭДС; совпадающая по напряжению с суммарным потоком; е, е 5 0 15 20 25 30 35 40 15 50 60 65 4е - векторная величина компенсирующей ЭДС; а и Р - две взаимно перпендикулярные оси координат, причем ось а совпадает по напряжению с фазой А; а - угол между осью а и осью д; с 1, о - две перпендикулярные оси, причем ось д совпадает с продольной осью ротора; Е - ЭДС холостого хода синхронного двигателя; х,ь х - индуктивные сопротивления по продольной и.поперечной осям; ф; - потокосцепленпе обмотки возбуждения; ф, - потокосцепление статора; ф - суммарное потокосцепление; со - скорость двигателя; 1 ь 1 - продольная и поперечная составляющие тока статора; 1 - ток якоря двигателя; У - приложенное напряжение; е. - ЭДС компенсации.Устройство для компенсации ЭДС состоит из суммирующего устройства 2, которое одновременно является и координатным преобразователем, преобразующим сигналы с датчиков тока статора 8 - 8, в потоки статора, узла координатного преобразователя 1, определителя величины амплитуды 3, узла поворота векторов 4, сигналы с которого поступают на суммирующий вход тиристорного преобразователя частоты.Определение тока возбуждения осуществляется датчиком 7 скорости (тахогенератором), положение ротора - датчиком положения,Датчики тока, положения и скорости установлены не специально для устройства компенсации ЭДС, а являются необходимыми элементами регулятора полного тока.Узел координатного преобразователя выполнен на двух множительных устройствах. На вход его подается ток с датчика тока возбуждения 7 косинус и синус угла между статорным и роторным потоками синхронного двигателя, На выходе получаем ток возбуждения, приведенный к трехфазной системе статора.Поток возбуждения пропорционален току возбуждения. Множители 13 и 13, (фиг.2) производят приведение осей координат д и д, связанных с ротором, к координатам осей статора а и Р по следующим формулам:,Ь - ф з 1 п дУсилитель 14 осуществляет дальнейший переход к трехфазным осям по следующим зависимостям: Поток фазы С этим узлом не формируется, так как дальнейшие преобразования осуществляются только с использованием фаз АпВ,Преобразование токов статора в потоки статора и сложение потоков статора и ро 688976тора осуцсствляется суммируюсцим ус- ройством 2.Эти операции осуществляются усц,итссими 14, и 14, (см. фиг. 2) в соответствии со следующими зависимостями:,ь: ьР+ ь/где са 8, ь 8 - токи фаз статора;х - индуктивное сопротивлениефазы статора;фау, фью - поток возбуждения, приведенный к статору (фазы А и Всоответственно) .Определитель величины амплитуды 3 производит операцию умножения потока зазора и скорости вращения е (а,Ь) =(а,Ь) со, т. е. определение величины ЭДС фаз Л и В. ЭДС фазы С определяется усилителем 14 этого узла в соответствии с диаграммой на фпг. З,б по формуле е=е,+еь, где е, еь е - фазные ЭДС.Узел поворота вектора осуц 1 ествляет поворот трех пропорциональных ЭДС вращения на 90 эл. град. в соответствии с диаграммой на фиг. 4,б по следующим зависимостям: 2 112 1 3 е,+, е; еа 30 1 2еЬ+ = е 13 13 2 1е+, е13 ЗГ 335где е, еь, е, - векторы, повернутыс ца90 эл. град. относительно е, еь, еУстройство работает в соответствии свекторной диаграммой синхронного двигателя (см. фиг. 4,а), Диаграмма выполнена 4 Одля амплитудных значений фазы А. Напряжение возбуждения приводится к трехфазной системе статора.Датчиком тока 7 замеряется величинатока возбуждения, которая подается на 46преобразователь координат, куда поступаетсигнал с датчика положения, пропорциональный углу а между потоком статора протора.При этом преобразователь координат величину потока возбуждения приводит ктрехфазной системе статора.Датчиками тока 8, - 8, замеряется ток статора. Сигналы с датчиков тока статора исигналы, пропорциональные потокам ротора, поступают на суммирующее устройство,вычисляющее поток в зазоре ф. В соогвстствии с диаграммой поток в зазоре, умцожсццый ца скорость вращения со и повернутый в сторону оисрсжсция ца 90 эл. град., представляет собой ЭДС вращения ро. Напряжение компенсации должно быть в противофазе с ЭДС вращения.Это осуществляется следующим образом.Полученный суммарный поток зазора с выхода суммирующего устройства поступает на вход определителя величины амплитуды 3, сюда же поступает сигнал, пропорциональный скорости двигателя. Выходная величина пропорциональна ЭДС двигателя. Поворот на 90 эл. град. в сторону отставания осуществляется узлом поворота векторов. Суммирующие устройства 5, - 5, складывают векторы управляющего сигнала с векторами компенсирующей ЭДС пофазно.Введение блока обратного преобразования координат в устройство компенсации позволяет значительно уменьшить ошибку по скорости и повысить устойчивость системы регулирования в целом.Формул а изо бр с тени яУстройство для компенсации ЭДС в синхронном частотно-управляемом электроприводе, содержащее трехфазный тиристорцый преобразователь частоты с входами управления по каждой фазе, датчики оков статора п ротора, датчики положения и скорости, блок суммирования, связанный через один из входов блока умножения с блоком поворота векторов, при этом другой вход блока умножения соединен с датчиком скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования скорости, в него введен блок обратного преобразования координат с однофазным входом, соединенным с блоком суммирования, и входами для гармонических функций, соедпненнымп с датчиком положения, при этом датчики токов статора соединены непосредственно с соответствующими входами блока суммирования, а блок поворота векторов - с соответствующим входом управления преобразователя частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Вейнгер А. и др. Влияние ЭДС вращения на динамику системы регулирования скорости синхронного двигателя. - Электромеханика, 1972,10.2. Авторское свидетельство СССР490247, кл. Н 02 Р 5/34, 1972.3. Авторское свидетельство СССР520682, кл. Н 02 Р 5/40, 1970.