Электропривод переменного тока и его варианты

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистинескихРеспублик и 991570(61) Дополнительное к авт. свид-ву- (22) Заявлено 100481 (21) 3275628/24-07 с присоединением заявки МИ 1 М Клз Н 02 Р 5/34 Н 02 Р 7/42,Государственный комитет СССР но делам изобретениИ н открытий(23) Приоритет 331 УДК 621. 316. ,7-62:83 (088.8) Опубликовано 23,0133, Бюллетень йо 3 Дата опубликования описания 230183(72) Авторыизобретен В. Н. Бродовский, А, С. Жилин и Е. С. И71) Заявите 4) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕИЕННОГО ТОКА (ЕГО ВАРИ 20 0 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в . управляемых электроприводах общепромышленного назначения, построенных на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, к которым предъявляются высокие требования по точности и качеству управления.Известен электропривод переменного тока на базе асинхронного двига-, теля с короткозамкнутым ротором, содержащий блок задания тока, подключенный через управляемый источник тока к обмоткам статора асинхронного двигателя, а также формирователь опорных сигналов, выполненный в виде управляемого генератора колебаний, выходы которого подключены к входам для гармонических функций управляемого источника тока, а входы через сумматор частот - к выходам датчика скорости вращения и формирователя частоты токов ротора 111.Точность формирования опорных сигналов в электроприводе, а следовательно точность управления момента на валу двигателя, определяется здесь выходными сигналами датчика скорости вращения и формирователя частоты токов ротора, В известном электроприводе предусмотрена,коррекция выходного сигнала формирователячастоты токов ротора по сигналу сдатчика .момента, однако это не обеспечивает сохранения линейности изменения момента от сигнала заданияпри погрешностях, вносимых, датчикомскорости вращения,Наиболее близким к изобретениютехническим решением является электропривод переменного тока, содержащий блок задания с выходом заданиямодуля опорного параметра и выходомзадания тока, подключенным черезуправляемый источник тока к асинхронному двигателю с короткозамкнутымротором, формирователь опорных сигналов, вход которого связан с сумматором частот, подключенным к выходам датчика скорости вращениявала асинхронного двигателя и формирователя частоты токов ротора, авыход подключен к входам для гармонических функций управляемого источника тока, датчик опорного параметрас выходом модуля опорного параметра,связанным через дискриминатор модуляс входом формирователя опорных сигналов, при этом другой вход дискриминатора модуля соединен с выходоммодуля опорного параметра блока задания (,2,В указанном известном электроприводе осуществляется коррекциячастоты опорных сигналов с учетомпогрешностей, вносимых датчиком скорости вращения и формирователем частоты токов . ротора, по результатамсравнения заданной и измереннойамплитуд потока асинхронного двигателя. 10Анализ работы электропривода, например. в режимах со скоростями вращения, близкими к нулю, показывает,что сигнал коррекции в этом случаеопределяется не только погрешностями формирователя частоты токов ротора, но и величиной частоты токовротора (требуемым моментом на валу).Это означает, что в случае изменения сигнала задания тока и частотытоков ротора (момента на валу), атакже при ударном изменении моментанагрузки, сигнал коррекции долженформироваться с таким же быстродействием, с каким формируется момент.В электроприводах с регулированием тока статора и частоты токов ротора формирование момента на валупроисходит практически без запаздываний и, следовательно, беэ запазды- -Еваний должен формироваться сигналкоррекции. С другой стороны получение сигнала коррекции без пульсаций возмож но только при наличии фильтра с достаточно большой постоянной времени. Сигнал коррекции не должен содержать пульсаций потому, что он воздействует на вход быстродействующего 40 (широкополосного) формирователя опорных сигналов. При наличии даже небольшого уровня пульсаций в сигнале коррекции происходят фазовые искажения опорных сигналов и нарушается линейная зависимость момента от сигнала задания. Пульсации в сигнале коррекции имеют место потому, что модуль потока в датчике опорного параметра формируется путем выпрямления на частоте вращения.Таким образом, коррекция частоты опорных сигналов (частоты токов статора) в известном электроприводе осуществляется при противоречивых требованиях: с одной стороны без 55 запаздываний с целью отработки быстроменяющихся моментов на валу, с другой стороны - с фильтрацией сигнала на выходе дискриминатора амплитуды, На практике возможно только 60 компромиссное решение, которое не обеспечивает желаемой коррекции опорных сигналов в переходных режимах, а следовательно, и точности управления момента на валу, что яв ляется недостатком известного электропривода.Целью изобретения является повышение точности управления электро- привода за счет коррекции выхода формирователя опорных сигналов при сохранении линейной зависимости момента на валу асинхронного двигателя от сигнала задания.Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока по первому варианту введены блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход - к выходу сумматора частот, а второй вход связан с выходом дискриминатора амплитуды.В электропривод по второму варианту введены дискриминатор фазы и блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход - к выходу сум матора частот, а второй вход через дискриминатор фазы связан с выходом фазы датчика опорного параметра, при этом другой вход дискриминатора фазы соединен с выходом формирователя опорных сигналов.В электропривод по третьему варианту введены дискриминатор фазы, блок обратного преобразования координат и блок умножения, выход которого подключен ко входу формирователя опорных сигналов, первый входк выходу сумматора частот, а второй вход через дискриминатор Фазы и блок обратноГо преобразования координат связан с выходом датчиков Фазных токов асинхронного двигателя, при этом входы для гармонических функций блока обратного преобразования координат подключены к выходу фазы датчика опорного параметра, а другой вход дискриминатора фазы соединен с выходом задания тока блока задания.На Фиг. 1-3 представлены варианты выполнения электропривода переменного тока.Согласно первому варианту (фиг. 1) электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 с короткозамкнутым ротором, подключен-, ный к выходу блока 2 задания через управляемый источник 3 тока, составленный из блока 4 прямого преобразования координат и преобразователя 5 напряжения, охваченного жесткой отрицательной обратной связью по току.Ко входам для гармонических функций управляемого источника 3 тока (блока 4 прямого преобразования координат) подключены выходы Формирователя б опорных сигналов, выполненного в, виде управляемого генератора колебаний, Вход формирователя 6опорных сигналов через блок 7 умно-жения соединен с выходом сумматора8 частот, подключенного к выходамдатчика 9 скорости вращения валаасинхронного двигателя и формирователя 10 частоты токов ротора. Электгтропривод содержит также датчик 11опорного параметра и фильтр 12,выход которого подключен к другомувходу блока 7 умножения, а вход -к выходу дискриминатора 13 модуля 10опорного параметра. Входы дискриминатора 13 соединены с .выходом модуля датчика 11 опорного параметра ивыходом задания модуля блока 2 задания., 15Согласно второму варианту (фиг. 2)электропривод переменного тока дополнительно содержит дискриминатор 14фазы опорного параметра, один извходов которогосоединен с выходом 20Фазы датчика 11 опорного параметра,другой из входов - с выходом формирователя б опорных сигналов, а выход - с входом Фильтра 12.Согласно третьему варианту (фиг. 3) 25электропривод переменного тока дополнительно содержит блок 15 обратного преобразования координат -идискриминатор 1 б. фазы, один из входов которого соединен через блок 15обратного преобразования координатк выходам датчиков 17 фазных токов,другой из входов - с выходом задания тока блока 2 задания, а выход -с входом Фильтра 12.По первому варианту (фиг. 1)электропривод переменного тока, реа.-. лизующий частотно-токовое управление, работает следующим образом.40Питание асинхронного двигателя 1 осуществляется от управляемого источника 3 тока, составленного из блока 4 прямого преобразования координат . 45 и преобразователя 5 напряжение, охваченного жесткой отрицательной обратной связью по току. На,входы блока 4 поступают сигналы 0,с выходов блока 2 задания в виде сигналов постоянного тока, определяющие реактивную и активную составляющие тока статора машины соответственно в выбранных ортогонально расположенных осях, связанных с осью опорного параметра. Координатные преобразования сигналов заданияв блоке 4 осуществляются.с помощЬю опорных сигналов (гармонических функций). поступающих с выходов формирователя б опорных сигналов и выполненного в 60 виде управляемого генератора колебаний. Управляющий сигнал для генератора, поступающий с выхода сумматора 8, содержит погрешности, определяемые работой датчика 9 скорости 65 и формирователя 10 частоты токов ротора и влияющие на .точность опорных сигналов на выходе Формирователя б.С целью компенсации указанных погрешностей к выходу сумматора 8 частот подключен блок 7 умножения, на второй вход Которого поступает сигнал дК коррекции, полученный в дискриминаторе 13 модуля потока по результатам сравнения заданногоблоком 2 задания и измеренного Яи датчиком 11 модулей потока. В блоке 7 умножения выполняется. К.К,)и+ К;дК,)фШК=к,й,к В О) где с 0, цз - частоты вращения двигателя и токов роторасоответственно;К, К - статические коэффициенты передачи датчика9 и формирователя 10;дК,ЬК- погрешности коэффициентов передачи.Рассматривая режим работы в=0 из (1) получаемЬК=-(М1"Хт.е. сигнал ЬК коррекции определяется только погрешностям Формирователя 10 частоты токов ротора и никак не связан с величиной Чл.(моментом на валу).Следовательно, в электроприводе (фиг. 1) нет требований об изменении сигнала коррекции с большим быстродействием, определяемым изменением частоты В. При этом сигнал коррекции может быть пропущен через фильтр 12 с такой постоянной времени, которая обеспечивает требуемое подавле ление пульсаций. Постоянная времени фильтра 12 не оказывает влияния на отработку электроприводом быстро- меняющихся моментов на валу, а Формирование сигнала коррекции без пульсаций повышает точность опорных сигналов на выходе формирователя б.Коррекция частоты (фазы) опорных сигналов производится здесь за счет изменения крутизны управляющего сигнала на входе Формирователя б опорных сигналов (генератора колебаний).Работа электропривода по второму варианту (Фиг. 2) аналогична первому с той лишь разницей, что сигнал ЬК коррекции для управляющего сиг- нала генератора б Формируется в дискриминаторе 14 фаз по результатам сравнения Фазы опорного сигнала на выходе генератора б и измеренной фазы и опорного параметра на выходе датчика 11 Здесь также может быть установлен фильтр 12 для подавления пульсаций в сигнале коррекции, неренным с той лишь разницей, что сигнал коррекции для управляющего сигна ла генератора б формируется в дискри.- минаторе 16 фаэ по результатам срав . нения фазы задаваемого тока, составляющие которого определяются сигналами задания на выходе 2, и фазы 10 измеренного тока, формируемой на выходе блока 15 обратного преобразования координат и определяемой сигналами 0 , Ц , соответствующими иэмеренным состСавляющим тока. Опорные сигйалы для блока 15 обратного преобразования поступают при этом с выхода фазы датчика 11 опорного параметра. Здесь также может быть установлен фильтр 12 для подавления пульсаций в сигнале коррекции,2 ЭО 40 3. Электропривод переменного тока, содержащий блок задания с выходом задания тока, подключенным че-. рез управляемый источник тока к асинхронному двигателю с короткоэамкнутым ротором, формирователь опорных сигналов, вход которого свя-. зан с сумматором частот, подключенным к выходам датчика скорости вращения вала асинхронного двигателя и формирователя частоты токов ротора, а выход подключен к входам для гармонических фуйкций управляемого источника тока, датчик опорного параметра с выходом фазы опорного параметра, связанным с входом формирователя опорных сигналов, а также датчики фазных токов асинхронного двигателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности управления, введены дискриминатор фазы, блок обратного преобразования координат и блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход - к выходу сумматора частот, а второй вход через дискриминатор фазы и,блок обратного преобразования координат связан с выходами датчиков Влияющий на быстродействие электропривода.Работа электропривода по третьему варианту (фиг. 3) аналогична рассмотТаким образом, в предлагаемом электроприводе переменного тока решается задача повышения точности управления момента на валу асинхронного двигателя эа счет коррекции частоты (фазы) опорных сигналов пу- тем изменения крутизны управляющего сигнала на входе формирователя опорных сигналов (управляемого генератора колебаний). При этом допускается установка фильтра с требуемой постоянной времени для подавления пульсаций в сигнале коррекции, В электро- приводе обеспечивается высокое быстродействие в переходных динамических .режимах и высокая точность управле-. йия при сохранении линейной зависимости момента на валу асинхронного двигателя от сигнала задания при погрешностях, вносимых формирователем частоты токов ротора. Формула изобретения 1. Электропривод переменного.тока, содержащий блок задания с выхо; дом задания модуля опорного параметра и выходом задания тока, подключенным через управляемый источник тока к асинхронному двигателю с ко- . роткоэамкнутым ротором, формирователь опорных сигналов, вход которого связан с суьвюатором частот, подключенным к выходам датчика скорости вращения вала асинхронного двигателя и формирователя частоты. токов ротора, а выход подключен к входам для гармонических функций управляемого источника тока, датчик опорного параметра с выходом модуля опорного параметра, связанным через дискриминатор модуля с входом формирователя опорных сигналов, при этом другой вход дискриминатора модуля соединен с выходом модуля опорного параметра блока задания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности управления, введен блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход - к выходу сумматору частот, а второй вход связан с выходом дискриминатора модуля.2. Электропривод переменного тока, содержащий блок задания с выходом задания тока, подключенным через управляемый источник тока к асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором, формирователь опорных сигналов, вход которого связан с сумматором частот, подключенным к выходам датчика скорости вращения вала асинхронного двигателя и формирователя частоты токов ротора, а выход подключен к входам для гармонических функций управляемого источника тока, датчик опорного параметра - с выходом фазы опорного параметра, связанным с входом формирователя опорных сигналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности управления, введены дискриминатор фазы и блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход - к выходу сумматора частот, а второй вход через дискриминатор фазы связан с выходом фазы датчика опорного параметра, при этом другой вход дискриминатора фазы соединен с выходом формирователя опорных сигналов.филиа г.ужго фазных токов асинхронного двигателя,при этом входы для гармоническихфункций блока обратного преобразования координат подключены к выходуфазы датчика опорного параметра, адругой вход дискриминатора фазы соединен с выходом задания тока. блоказадания.. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 656175, кл. Н 02 Р 5/34, 1976. 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3263984/24-07, 1981.