Устройство для определения координат асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе

,(61 (21 (2246 13998824418185/2403.05.88 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина(56) Авторское свидетельство СССРУ 1399882, кл. Н 02 Р 5/402, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В РЕГУЛИРУЕМОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано врегулируемом асинхронном электроприводе общепромышленного назначения.Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности определения частоты вращения ротора, Указан ая цельдостигается введением двух фильтров24 и 25 низкой частоты двух сумматоров 22 и 23, элементов 10 и 1, сравнения релейных элементов 14 и 15,логического бло;а 26 изменения структуры и блоков 16-21 умножения. Каждый из олоко 3 6, 7 вычислс 11 ия, сос -тавляющих вектора потокосцепленияротора и вектора тока статора, снабжен дополнительной парой масштабныхэлементов соответственно, входы которых образуют дополнительные парывходов указанных блоков. При этомобеспечивается введение в блоки 6и 7 дополнительных корректирующихуправляющих воздействий, определяющих повышение точности. 4 ил.Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для о 11 ределения координат асинхронного двигателя, может быть использовано в регулируемом асинхронном электро- приводе общепромышленного назначения и является усовершенствованием изобретения по авт. св, В 1399882.Целью изобретения является повы-шение точности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения информации о частоте вращения ротора,На Фиг. 1 представлена Функцио" нальная схема устройства для опре-" деления координат асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе, на Фиг.2 и 3 - схемы блоков вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора и вектора токастентора соответственно, на Фиг,4схема. логического блока изменения структуры,Устройство для определения координат асинхронного двигателя 1фиг.1) содержит датчики 2 Фазныхтоков статора, подключенные вых цамик входам блока 3 преобразования токов, датчики 4 Фазных напряженийстатора, подключенные выходами квходам блока 5 преобразования напряжений, блок 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора, снабженный тремя парами входов, блок 7 вычисления составляющихвектора тока статора, снабженныйпятью парами входов, две пары 8, 9 и10, 11 элементов сравнения, две пары12, 13 и 14, 15 релейных элементов,три пары 16, 17, 18, 19 и 20, 21 блоков умножения, два. сумматора 22 и 23,два фильтра 24 и 25 низкой частоты,логический блок 26 изменения структуры.Первая пара входов блока 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора объединена пофазно с первой парой входов блока 7 вычисления составляющих вектора тока статора, с первыми входами соответствующих элементов 8 и 9 сравнения и подключена к в;,иходам блока 3 преобразования токов. Вторая пара входов блока 6 объединена пофазно с второй парой входов блока 7, с вторыми вхоцами второй пары элементов 10 и 11 сравнения и пбдключена к выходам первого 12 и второго 19 релейных эле 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ментов. Дополнительная третья паравходов блока 6 объединена псфазно сдополнительной пятой парой входовблока 7 и подключена к выходам пятого 20 и шестого 21 блоков умножения,первые входы которых объединены иподключены к первому выходу логического блока 26 изменения структуры. Вторые входы первого 16, четвертого 19и пятого 20 блоков умножения, и одиниз входов второй пары входов логического блока 26 изменения структурыобъединены между собой и подключенык первому выходу блока 6 вычислениясоставляющих вектора потокосцепленияротора. Вторые входы второго 17, тре"тьего 18 и шестого 21 блоков умножения и другой из входов второй парывходов логического блока 26 изменения структуры объединены между собойи подключены к второму выходу блока6 вычисления составляющих векторапотокосцепления ротора. Четвертаяпара входов блока 7 вычисления составляющих вектора тока мутатора подключена к выходам блока 5 преобразования напряжений статора, а выходыблока 7 подключены к вторым входампервого 8 и второго 9 элементовсравнения, выходы которых подключенык входам первого 12 и второго 13 релейных элементов. Первые входы первого 16 и третьего 18 и второго 17и четвертого 19 блоков умноженияобъединены попарно и подключены кпервому и второму выходам логического блока 26 изменения структуры. Выходы блоков 16, 17 и 18, 19 умножения подключены соответственно через первый и второй сумматоры 22 и23 к входам первого 24 и второго 25Фильтров низкой частоты, выходы которых подключены к первым входамтретьего 10 и четвертого 11 элементов сравнения, выходы которых черезтретий 14 и четвертый 15 релейныеэлементы подключены к первой паревходов логического блока 26 изменения структуры,Блок 6 ычксления составляющихвектора лотокосцепления ротора содержит дьа сумматора 27 и 28 (Фиг.2),два апериодическчх звена 29 и 30, выходы которых образуют выходы указанного блока 6., три пары масштабныхэлементов "1, 34, 32, 35 и 33, 36,входы которых образуют первую, вторую и третью пары входов названногоЬ К ЬвЬ а Ь 5 Ьа-Ь ) 5 Р -Ь 13 КаЬ скин Ржит лок 26 уммат ые эл 55 им зменениы 51 иенты 53 стр Х ьГ 1 ььител выполне где 5 "5 ф Й инх анно 3 РУ1 +Х+1. (4Ьа 53 Ра Ьа а ста раокаюжовыходе и соста нные на н ля бо ет слея с помощ ния. Резул ло ейн ток к 3 преобразовабразования напрпреобразованиеений,.поступающидатчиков 2 и 4общенных вектор выхода котосигналы Х ,емени, выполвоздействий т ении 5 пре вл яют напря вующи щие о оков итветстзных с.со составляю в ток блока б, а выходы подключены к первым, вторым и третьим входам сумматоров 27 и 28 соответственно, выходы которых подключены к входам апериодических звеньев 29 и 30.Блок 7 вычисления составляющих вектора тока статора содержит два сумматора 37 и 38 (фиг,3), два апериодических звена 39 и 40, выходы которых образуют выходы укаэанного блока 7, пять пар масштабных элементов 41, 46; 42, 47; 43, 48; 44, 49 и 45, 50, входы которых образуют первую, вторую, третью, четвертую и пятую пары входов указанного блока 7, а выходы подключены к первым вторым, третьим, четвертым и пятым входам сумматоров 37 и 38 соответственно, выходы которых подключены к входам апериодических звеньев 39 и 40. Логиче б и я уктуры соде с ор 52(Фиг.4), релейн ем и 54,распр едел ь пульсных сигналов, нный на схемах И-НЕ56-69.Входы каждой из схем И-НЕ 56 и57 объединены и образуют первую парвходов логического блока. Входыкаждой из схем И-НЕ 58 и 59 объединены между собой и подключены к выходам релейных элементов 53 и 54,входы которых соединены с выходамисумматоров 51 и 52. Первые и вторыевходы сумматоров 51 и 52 попарнообъединены между собой и образуютвторую пару входов логического блока 26 изменения структуры. Выходысхем И-НЕ 56-59 подключены к соответствующим входам схем И-НЕ 60-67.Выходы схем 60-63 подключены к входам схемы И-НЕ 68, а выходы схемИ-НЕ 64-67 - к входам схемы И-НЕ 69Выходы схем И-НЕ 68 и 69 образуютсоответственно первый и второй выходы логического блока 26 изменениястр уктуры.Устройство для определе ия координат асинхронного двигате в регулируемом электроприводе ра та дующим образом. 1577053 б 1 и напряжения Н , Пстатора в51 З декартовой системе коордйнат Ы, , неподвижной относительно статора 5 асинхронного двигателя,Проекции вычпсленного вектора тока статора 1 , 15 Формируются в блоке Ю % 5 Фф 7, реализующем следующие дифференциальные уравнения: 1 О015 . 1 к КэЬа Й ь ь ь-ьг "5 ь ь ь 2 Й:+ 5 а в 5 К п 1аЬ,а об 5 М Ь - параметры ас р годвигателя,Хр - сигналы, формируемыена выходах релейных элементов 12 и 13;о 1р - дополнительные сигналы,формируемые на выхоцахблоков 20 и 21 умножения,роекции вычисленного вектора посцепления ротора, 1 а формися в блоке б, реализующем следую-(3) Составляющие вектора15 1 5, полученные на3 преобразования токов,М. Мщие 1, 1 з, сформировадах блока 7, сравниваютсэлементов 8 и 9 сравнетаты сравнения воздействные элементы 12 и 13, срых получают импульсныеХ, модулированные во врняющне роль управляющихв контуре регулирования:(б) гДе Х 0 - амплитуда управляющих воздействий.В установившемся режиме работы устройства, когда его свободное движение закончено, средне значение уКазанных переменных соответствует; Х 5 с=о.У + 8( , (10) где Г, я - переменные, снимаемые с 25выходов логического блока 26,Проходя через фильтры 24 и 25 низкбй частоты, сигналы Х, Х поступают на первые входы второй пары элементов 10 и 11 сравнения, где сравниваются. с сигналами Х, Х, постулающими с выходов первой пары релей" ных элементов 12 и 13.Сигналы ошибок на выходах элементов 10 и 11 сравнения:(12)40Сигналы ошибок ЛХ, ЬХ через релейные элементы 14 и 15 поступают первую пару входов логического блока 26 изменения структуры, на вторую пару входов которого поступают сигналы (, 1с выходов блока б вычисления составляющих вектора пото", косцепления ротора.Логический блок 26 обеспечивает отрицательные обратные связи в контурах регулирования при всех возможных состояниях, вектора потокосцепления ротора. Использование в устройстве релейных элементов 12-15 позволяет рассматривать его как систему управления с переменной структурой. При этом возникают так называемые скользящие режимы, при которых. вЕличины ошибокХх, ЬХ стремятся кнулю, а средние (эквивалентные) значения импульсных сигналов Й с и 8 1, определяются следующими соотношениями(14) 8 с дБлоки 20 и 21 умножения выполняют операцию по вычислению дополнительных управляющих воздействий, вводимых в блоки 6 и 7: ГО Ук(15)О (и где- переменный параметр, который обращается в нуль в установившемся режиме. Согласно уравнениям (7) и (8) векторы Х и (/ ортогональны, Однако усК ловие ортогональности выполняется лишь в том случае, когда= О. При ОО в уравнения (1) в (4) входит другой вектор с составляющими:х = х ь 1 (16)+ 1, (17)который неортогонален вектору потокосцепления ротора,Таким образом, условие (Ц = О соответствует ортогональному взаимному расположению векторсв Х и (1 . В этом случае будет выполнено условие;Х = Х, (18) что говорит о выполнении равенства:(19)Таким образом, введение в предлагаемое устройство шести блоков умножения, двух релейных элементов, двух элементов сравнения, двух фильтров низкой частоты, двух сумматоров, логического блока изменения структуры, двух пар масштабных элементов блоков вычисления составляющих векторов тока статора и потокосцепления ротора и их связей с остальными элементами схемы по сравнению с прототипом обеспечивает компенсацию статической и динамической ошибок из-за расхождения параметров двигателя в объекте и модели, благодаря чему достигается ортогональнОе расположение векторов Х и , что приводит к по И О 5 Звышению точности определения коордиНат асинхронного двигателя. Формирование сигнала частоты вращения ротора на одном из выходов логического блока изменения структуры увеличивает в устройстве число определяемых координат асинхронного двигателя.Формула изобретенияУстройство для определения координат асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе по авт, св.9 399882, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей путем обеспечения информации о частоте вращения ротора, введены два фильтра низкой частоты, два сумматора, третий и четвертый элементы сравнения, третий и четвертый релейные элементы, шесть блоков умноже;ния и логический блок изменения структуры, снабженный двумя сумматорами, двумя релейными элементами и распределителем импульсных сигналов, выходы которого образуют два выхода указанного блока, при этом входы сумматоров попарно объединены между собой и образуют первую пару входов логического блока изменения структуры, вторая пара входов которого образована первыми двумя входами распределителя импульсных сигналов, соединенного другими двумя входами через соответствующие релейные элементы с выходами сумматоров лоГического блока изменения структуры, каждый из блоков вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора и вектора тока статора снабжен дополнительной парой масштабных элементов, входы которых образуют дополнительные пары входов указанных блоков, а выходы подключены к дополнительным входам соответствующихсумматоров указанных блоков, первые входы первого, третьего, пятогои шестого блоков умножения подкпючены к первому выходу логическогоблока изменения структуры, второйвыход которого подключен к первымвходам второго и четвертого блоков 10 умножения, вторые входы первого,четвертого и пятого блоков умноженияи один из входов первой пары входовлогического блока изменения структуры объединены между собой и подключены к первому выходу блока вычисления составляющих вектора потокосцепления,ротора, второй выход которого подключен к объединенным междусобой вторым входам второго, третьего 2 О и шестого блоков умножения и к другому ьходу первой пары входов логического блока изменения структуры,выходы первого и второго блоков умножения подключены к входам первого 25 сумматора, соединенного выходом черезпервый фильтр низкой частоты с первым входом третьего элемента сравнения, выходы третьего и четвертогоблоков умножения подключены к входам 30 второго сумматора, соединенного выходом через второй фильтр низкой частоты с первым входом четвертого элемента сравнения, второй вход которого и второй вход третьего элементасравнения подключены соответственнок выходам второго и первого релейных элементов, выходы третьего ичетвертого элементов сравнения черезтретий и четвертый релейные элементы 4 О подключены к второй паре входов логического блока измейения структуры,а выходы пятого и шестого блоков умножения подключены к объединеннымпофазно дополнительным, парам входовблока вычисления составляющих векторов тока статора и потокосцепленияротора.ректор Н.Ревска ская наб.,Производственно в издательск комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О 1 Заказ 1854 Ти ВНИИПИ Государственно 11303ж 458 комитетМосква,о из35,Подписноетениям и о тиям при ГКНТ СЧСР4/5