Устройство для управления машиной двойного питания

159467 Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов электропривоце с машиной двойного питания, например, для мельницвентиляторов.Целью изобретения является повышение энергетических показателей электропривода путем снижения потерь энергии на активных сопротивлениях машины и в цепях питания при точной установке разности Фаз векторов токов ротора и статсра,На Фиг. 1 представлена Функциональная схема устройства для управления машиной двойного питания, нафиг. 2 - схема Формирователя сигналов управления генер атором, на Фиг, 3 -схема Формирователя опорных сигна,лов; на Фиг, 4 - схема Формирователясигналов обратной связи; на Фиг,5схема преобразователя координат,Устройство для угравления машиной двойного питания, содержит источ ник 1 регулируемого тока (Фиг,1), 25выходы которого предназначены дляподключения к обмоткам ротора машины2 двойного питания, датчики Фазныхтоков 3 и напряжений 4 предназначенные для установки в цепях питанияобмоток статора от питакгшей сети 5измерительный блок б с выхоцамисоставлявших тока с;.атора и амплитудынапряжения, подключенными к соответствующим входам Формирователя 7 сиг 35нвлов обратной связи, и входами,.под- "ключенными к выходам датчиков Фазныхтоков 3 и напряжений 4, управляемыйгенератор 8 опорных синусоидальныхнапряженлй 8 с входами 9-11 управления фазы, частоты и амплитуды соответственно, Формирователь 12 опорньгхсигналов с тремя входами 13-15, первый из которых предназначен для подключения сигнала задания частотыскольжения, второй соединен с выходом амплитуды напряжения измерительного блока 6, а третий:вход предназначен для подключения сигнала часготы тока ротора, и Формирователь 16сигналов управления генератором сдвумя парами входов и выходом управления фазы, подключенным к входу 9генератора 8, выходы которого подключены к соответствующим управляющим55входам источника 1 регулируемого тока.При этом первая и вторая пары входовформирователя 16 сигналов управлениягенератором подключены соответственно 4к выходам Формирователя 12 опорныхсигналов и к выходам Формирователя7 сигналов обратной связи.Формирователь 16 сигналов управления генератором дополнительноснабжен выходами управления частотой иамплитудой, соединенными с входами1 О и 11 генератора 8. Выход управления частотой указанного формирователя 1.6 соединен, кроме того, с входом15 Формирователя 12 опорных сигналовФормирователь 1 б сигналов управле"ния генератором выполнен с регулятором 17 (фиг.2), двумя интеграторами 18 и 19, линией 20 задержки итремя элементами 21-23 сравнения.Прямые и инверсные входы элементов21 и 22 сравнения образуют соответственно первую и вторую пару входовФормирователя 16. Выход элемента 21сравнения подключен к входу регулятора 17, выход которого и выход элемента сравнения 22 образуют соответственно выход управления амплитудой и фазой. Выход элемента 22сравнения через интегратор 18 подключен к инверсному входу элемента 23сравнения и входу линии 20 задержки,соединенной выходом с прямым входомэлемента 23 сравнения, выход которого подключен к входу интегратора 19,образующего своим выходом выход управления частотой Формирователя 16,Формирователь опорных сигналов 12выполнен с элементом 24 сравнения(Фиг.3), прямой и инверсный входыкоторого образуют соответственновходы 13 и 15 регулятором 25 момента,блоком 26 деления, усилителем 27 ипреобразователем 28 декартовой системы координат в полярную, выходы которого образуют выходы Формирователя12, Вход активной составляющей токапреобразователя 28 подключен к выходу блока 26 деления, а выход реактивной составляющей тока - к выходу усилителя 27. Вход регулятора 25 момента подключен к выходу элемента 24сравнения, а выход - к входу делимого блока 26 деления, вход делителякоторого объединен с входом усилителя 27 и образует вход 14 Формирова- .теля 12,Формирователь 7 сигналов обратнойсвязи выполнен с усилителями 29-31(Фиг.4), элементом 32 сравнения ипреобразователем 33 декартовой системы координат в полярную. Входы уси9467 10 20 25 х,х 30 40 45 50 5 15 лителей 29-31 образуют входы составляющих тока и амплитуды нагряжения Формирователя . Выходы усилителей 30 и 31 подключены к инверсному и прямому входам элемента 32 сравнения соответственно, Выходы усилителя 29 иэлемента 32 сравнения подключены к входам преобразователя 33 координат, выходы которого образуют выходы формирователя 7.Каждый из преобразователей 28 и 33 декартовой системы координат в полярную может быть выполнен с сумматорами 34 и 35 (Фиг.5), умножителями 36-38 блоком 39 деления, компа-. ратором 40, дифференциальным усилителем 41 и преобразователем 42 Функции агсгд и управляемым ключом 43.Объединенные между собой входы каждого из умножителей 36 и 37 образуют входы преобразователя координат, подключенные, кроме того, к входам блока 39 деления. Входы умножителя 36 подключены к входу инвертируюшего компаратора 40, соединенного выходом с управляющим входом ключа 43.Выходы умножителей 36 и 37 соединены с входами сумматора 34, подключенного выходом к прямому входу дифферен циального усилителя 41, выход которого через умножитель 38 подключен к инверсному входу того же усилителя.Выход блока 39 деления через преобразователь 42 функции агса подключен к одному из входов сумматора 35, другой вход которого через ключ 43 соединен с источником сигнала, эквивалентного Фазовому углу ю.Выход сумматора 35 образует выход Фазы, а выходы усилителя 41, - выход амплитуды .преобразователей 28 и 33 координат.На Фиг. 1-5 обозначено; активная и реактивная составляющие тока статора в декартовой системе координат х н у,, у- амплитуда и Фаза тока ротора,, (р - опоР 1 о ные сигналы, соответствующие амплитуде.и Фазе тока ротора, П, - амплитуда напряжения статора; и - задание(частоты скольжения 1 1 ф ду сигналы управления амплитудой, фазой и частотой тока ротора; М - задание момента; око, 1 о - сигналы задания активной и реактивной составляющих тока ротора на входах преобразователя 28 координат; 1 х, 1 сигналы задания активной и реактив 1 6ной составляющих тока ротора на входах преобразователя 33 координатх, у - составляющие сигнала в декартовой системе координат 1 г, Ч - амплитуда и Фаза сигнала в полярной системе координатза сигнала в полярной системе координат.Устройство для управления машинойдвойного питания работает следующимобразом,Сигналы с выходов датчиков Фазныхтоков 3 и напряжений 4 подают на входы измерительного блока 6, с помощью которого преобразуют в сигналы,соответствующие амплитуде напряженияпитания статора П и составляющимтока статора (активной , и реактивной х ), являющихся проекциями1 увектора тока статора на вектор питающего его напряжения. Сигналы 11, ьи д с помощью Формирователя 7 сигналов обратной связи преобразуют всигналы, соответствующие амплитудетока ротора и его ФазеагсГя (-1 -) Я +(1( 0,1 70,1 х где11, х,СО,х - реактивное сопротивлениестатора,х- реактивное сопротивлениесамоиндукцииС помощью усилителя 29 (Фиг.4), атакже усилителей 30 и 31 и элемента 32 сравнения Формируют сигналы,соответствующие активной и реактивной составляющим тока ротора:хдх х кхи- ( -- 1 )х ха затем, с помощью преобразователя;33 координат преобразуют их в соответствующие им значения амплитуды ь,и Фазы тока роторов в полярнойсистеме координат.Одновременно на входы Формирователя 12 опорных сигналов подают сиг1594671 э3.2 хо (1+К) хП ха Пг Г г 11 Х + - Х г 1 4 Отивлен х 28 и ЗЗ коордисигналы активной тавляющих ком 1 плиту 50сравни 22 В преобразовател нат (Фиг.5) входные х и реактивной у со плексного сигнала х ды умножителей. 36 и налы которых х и у мощью сумматора 34 мой вход дифференци 41, охваченного общ обратной связью чер альными+1 у подают на вхо 37, выходные сигсуммируют с пои подают на пряального усилителяей отрицательнойез умножитель щ екото я амплиый сигекци калы, соответствующие амплитуде напряжения питания статора Б с вы 1хода блока 6, задания частоты скольжения с 1. и сигнал Фг, соответствув- щий частоте скольжения и равный частоте тока ротора. С помощью элемента 24 (Фиг,З) сравнивают с 1 с оЗ и с помовыо регулятора 25 момента формируют сигнал, соответствующий задаваемому электромагнитному моменту М, машины. Полученный сигнал с помощю блока 26 делят (с заданщи коэФФициентом - х /(1+К)хпропорциональности) на сигнал Пг. При этом на выходе блока 26 деления устанав". ливается сигнал который подают на вход активной составляющей преобразователя 28 координат, на вход реактивной составляющей которо;о через усилитель 27 подают сигнал, пропорциональный Бх2 - -02 о г гг+ гО 1 Эти сигналы, соответствующие проекциям оптимального значения тока ро - тора, с помощью преобразователя 28 координат преобразуют в однозначно соответствующие им амплитуду и Фазу оптимального значения тока рстора др,М 0, г 1, г - активные сопростатора и ротаСгаы, соответствуощие деи Фазе сг тока ротора, вают с помощью элементов 21 и сравнения (фиг,2) с их оптим значениями 2. , и с 1 . С пом гулятора 17 из разности сигна (г 2, - г г) Формируют сигнал рый используот для управлени тудой тока ротора, а разност нал Мг; ц) испольгУют длЯ к фазы тока ротора и с помощью интегратора 18 интегрируют. Выходной сигналинтегратора 18 у(С) =( у с )ЙСг 1 гос помощью элемента 23 сравнивают сосвоим, задержанным на заданное время8 линией 20 задержки, значением, аполученную раность 1 у(е - ) - у"(е)интегрируют с помощью интегратора 19,выходной сигнал которого и(1 испольгзуют для управления частотой токаротора и подают на вход частоты скольжения Формирователя 12 опорных сигналов.Амплитуду, Фазу и частоту тока.ротора Формируют с помощью обычногоисточника 1 регулируемого тока, которым управляют с помощью генератора8 опорных синусоид, на входы управления которого подают сигналы задания амплитуды 2, фазы а 1 р и частоты М. При этом на выходах источни 2ка 1 устанавливаются Фазные токи,25 амплитУДы 2и Фазы Сг котоРыхсоответствуют их оптимальным значениям, а частота ссг соответствует значению, при котором дисперсия Фазыотносительно ее оптимального зна%чения ср минимальна, т.е. и, соответствует наиболее вероятному значеднию частоты скольжения. Это позволяет использовать сд в качествевходного сигнала обратной связи почастоте вращения ротора формирователя 12 опорных сигналов,Управляемый генератор опорных синусоид 8 представляет собой обычныйгенератор многофазных напряжений,выходные синоусидальные напряжениякоторого соответствуют поступающимна его вход управления сигналам за-дания амплитуды, Фазы и частоты.При этом Фаза выходных напряжений".енератора 8 соответствует суммарномузначению его Фазовых сдвигов с момента начала работы, что эквивалентнонепрерывной коррекции Фазы генератбра,10 4671 у = агсйд у/х + О, х)О,Р, х(0. где 9159 38. При этом на выходе усилителя 41 устанавливается напряжение, пропор" циональное корнк квадратному от величины его входного сигнала, что соответствует амплитуде входного комплексного сигнала преобразователя. координат.Одновременно активную х и реактивную у составляющие комплексного сигнала подают на входы делителя и делимого блока 39, на выходы которого устанавливается сигнал, соответствующий их отношению у/х, который с по- . мощью Функционального преобразователя 42 преобразуют в соответствующий ему сигнал агсСф у/х, который с помощью сумматора 35 суммируют с сигналом, равным нулю при х)О и Г при х О. Этот сигнал подают на второй вход сумматора 35 от источника сигнала, эквивалентного углу й, через ключ 43, управляемый компаратором 40, замыкающим ключ 43 при отрицательной полярности подаваемого на еГо вход активной составляющей входного сигнала х. При этом на выходе Фазы преобразователя координат формируется сигнал 5 1 О 15 20 25 30 тора и его оптимальным значением и регулируют фазу тока ротора, причем по проекциям тока ротора и их оптимальным значениям определяют отклонение амплитуды тока ротора от его оптимального значения и регулируют амплитуду тока ротора, интегоируют угол между вектором тока и его оптимальным значением, а результат интегрирования сравнивают с этим же результатом в предшествующий момент времени, отстающий от текущего на определенный временной интервал, интегрируют и устанавливают частоту тока ротора.Величину оптимального значения составляющей тока ротора устанавливают,пропорционально напряжению статора, а активной составляющей - пропорционально электромагнитному моменту и обратно пропорционально напряжению статора.При этом обеспечивается более высокая в сравнении с известным решением точность установки Фаз векторов тока ротора и статора, уменьшение средних значений амплитуд токов ротора и статора при отработке заданного момента машины, благодаря чему снижаются потери энергии и улучшаются энергетические показатели. Формула и з о б р е т е н и я35 40 45 50 55 В качестве регулятора 17 и 25 применяется обычный интегральный, про порциональный или интегрально-пропорциональный регулятор. Выбор конкретного исполнения регулятора зависит от заданных динамических параметров устройства управления машиной.Таким образом, работа устройства заключается в том, что на статор машины двойного питания подают сетевое напряжение, а ток ротора регулируют по частоте, Фазе и амплитуде, измеряют напряжение и проекции тока статора и определяют активную и реактивную составляющие тока ротора, одновременно заданную частоту скольжения сравнивают с частотой тока ротора, определяют (например, путем интегрирования) величину задаваемого электромагнитного момента машины, по значению которого и значению напряжения статора определяют оптимальные значения активной и реактивной составляющих тока ротора, определяют угол между вектором тока ро 1, Устройство для управления машиной двойного питания, содержащее источник регулируемого тока с выходами для подключения к обмоткам ротора указанной машины двойного питания, датчики фазных токов и напряжения для установки в цепях питанияобмоток статора, измерительный блокс выходами составлявших тока статора и амплитуды напряжения, подключенными к соответствующим входам Формирователя сигналов обратной связи, и входами, подключенными к выходам датчиков Фазных токов и напряжений,управляемый генератор опорных синусоидальных напряжений с входами управления фазы, частоты и амплитуды Формирователь опорных сигналов с тремя входами, первый из которых Пред"назначен для подключения сигнала задания частоты скольжения, второйсоединен с выходом амплитуды напряже ния измерительного блока, а третийвход предназначен для подключения, 1 р сигнал частоты тока ротора, и Формирователь сигналов управления гене -ратмиром с двумя парами входов и выходов управления фазы, подключеннымк соответствующему входу управлениягенератора опорных синусоидальныхнапряжений, выходы которого подключены к соответствующим управляющимвходам источника регулируемого тока,при этом первая и вторая пары входов Формирователя сигналов управлениягенератором подключены соответственно к выходам Формирователя опорныхсигналов и выходам Формирователя сигналов обратной связи, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей путемСнижения потерь энергии на активныхсопротивлениях машины и в цепях питания при точной установке разностиФаз векторов токов ротора и статора,Формирователь сигналов управлениягенератором снабжен допоцнительны.п 1выходами управления амплитудой и частотой, соединенными с соответствующими входами управления генераторомопорных синусоидальных напр.г,:елей, авыход управления частот эй подкл 1ен,кроме того, к третьему входу формирователя опорных сигналов, при этомФормирователь сигналов ;тправлениягенератором выполнен с регулятором,двумя интеграторами, линней задержкии тремя элементами сравнения, причемпрямые и инверсные входы первых двухэлементов сравнения образуют соответственно первую и вторую пары входов Формирователя сигналов упргвления генератором, выход первого элемента сравнения подключен к входурегулятора, выход которого и выходвторого элемента сравнения образуют 5соответственно выход управления амплитудой.и Фазой, выход второго элемента сравнения через первый интегратор подключен к инверсному входутретьего элемента сравнения и к входу линии задержки, соединенной выходом с прямым входом третьего элемента сравнения, выход которого подключен к входу второго интегратора, образующего своим выходом выход управления частотой Формирователя сигналовуправления генератором.2. Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю ш е е с я тем, что формирова тель опорных сигналов выполнен с элементом сравнения, прямой и инверсныйвходы которого образуют соответственно первый и третий входы названногоФормирователя, регулятором момента, 25 блоком деления, усилителем и преобразователем декартовой системы координат в полярную, выходы которого образуют выходы названного Формирователя, при этом вход активной состав ляющей тока названного преобразователя координат подключен к выходублока деления, а вход реактивной составляющий тока - к выходу усилителя,вход регулятора момента подключен квыходу элемента сравнения, а выход - 35к входу делимого блока деления, входделителя которого объединен с входом усилителя и образует второй входформирователя опорных сигналов.