Устройство для определения координат асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК ЯО 98061 4 Н 02 Р 5 402 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИ Ф 19гетический инст рнышев,3 ГОСУДа СТЕЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООР-"ДИНАТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В РЕГУЛИРУЕМОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ(57) Изобретение относится к электротехнике, Целью изобретения являетсярасширение функциональных возможностей путем получения информации о значенки сопротивления роторной обмоткиасинхронного двигателя. Указаннаяцель достигается введением в устройство для определения координат асинхронного электродвигателя регулируе1398061 мого электропривода блока задания 16,последовательно соединенных фильтра13, интегратора (И) 14 и сумматора(С) 15, Второй вход С 15 подключен кблоку задания 16. Выход С 15 соединенс дополнительными входами блока 6вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора и блока 11 вычиалЕния составляющих вектора тока статОра. Вход Фильтра связан с выходомформирователя 12 логических управляющйх воздействий в контуре регулирования составляющих вектора потокосцепления ротора и вектора тока статора,на котором формируется управляющеевоздействие в виде фиктивной переменИзобретение относится к электротехнике,а именно к устройствам опрЕделения координат асинхронного двигателя, и может быть использовано в регулируемом асинхронном электро- приводе общепромьппленного назначения.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем получения дополнительной информации о значении сопротивления роторнЬй обмотки асинхронного двигателя.На фиг. 1 представлена структурная сема устройства для определения координат асинхронного двигателя регулируемого электропривода; на фиг. 2- сТруктурная схема блока вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора; на Фиг. 3 - структурная схема блока вычисления составляющих вектора тока статора.Устройство для определения координат асинхронного двигателя 1 (фиг, 1) . содержит датчики 2 фаэных токов ста-тора, подключенные выходами к входам блока 3 преобразователя токов, датчики 4 Фаэных напряжений статора, подключенные выходами к входам блока 5 преобразования напряжений, блок 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора с двумя парами входов и дополнительным входом, два элемента 7 и 8 сравнения, два редейных элемента 9 и 10, блок 11 вычисленой р . Определение значения сопротивления роторной обмотки асинхронного двигателя 1 происходит в замкнутомконтуре по среднему значению Фиктивной переменной. Это среднее значениеполучается на выходе Фильтра 13. Ксигналу, поступающему с И 14, добавляется с элемента задания 16 каталожное значение сопротивления Н ротора. Нри отклонении сопротивления роторной обмотки от Ко величина р, Ф Ои сигнал на выходе И 14 изменяетсядо тех пор, пока р, О, Тогда выходной сигнал С 15 совпадает со значением сопротивления асинхронногодвигателя 1. 3 нл. 2ния составляющих вектора тока статорас тремя парами входов и дополнительным входом, формирователь 12 логичес"ких управляющих воздействий в конту рах регулирования составляющих вектора потокосцепления ротора и векторатока статора, фильтр 13 низкой частоты, интегратор 14, сумматор 15 иэлемент 16 задания.10 Первая пара входов блока 6 вычисления составляющих вектора .потокоцепления ротора объединена пофазнос первыми входами элементов 7 и 8сравнения и подключена к выходам блока 3 преобразования токов статора.Вторая пара входов блока 6 вычислениясоставляющих вектора потокосцепленияротора объединена офазно с первойпарой входов блока 11 вычисления 2 О составляющих вектора тока статора иподключена соответственно к первомуи второму выходам формирователя 12логических управляющих воздействий, 25вторая пара входов блока 11 вычисления составляющих вектора тока статораподключена к выходам блока 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора. Третья пара входов укаэанного блока 6 подключена к выходамблока 5 преобразования напряженийстатора, а выходы блока 6 подключенык вторым входам соответствующих элементов 7 и 8 сравнения, выходы которых подключены к входам релейных элементов 9 и 10, выходы которых подключены к первой паре входов формирователя 12. Вторая пара входов формирователя 12 подключена к выходам блока 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора.Дополнительные входы блоков 6 и 11 объединены и подключены к выходу сумматора 15, первый вход которого подключен к выходу интегратора 14, второй вход - к выходу элемента 16 задания.Вход фильтра 13 низкой частоты подключен к первому выходу формирователя 12 логических управляющих воздействий, а выход - к входу интегратора 14.Блок 6 вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора (фиг. 2) снабжен сумматорами 17-22, двумя интеграторами 23 и 24, масштабными элементами 25-28, блоками 29-36 умножения, причем входы масштабных элементов 25 и 26 образуют первую пару входов блока,6. Первые входы блоков 29, 33 и 30, 34 умножения попарно объединены и образуют вторую пару входов блока 6 вычисления со- . ставляющих вектора потокосцепления ротора. Выходы блоков 29 и 33 умножения.подключены соответственно к объединенным попарно первым входам сумматора 17, 18 и 20, 21, выходы сумматоров 17 и 20 подключены соответственно к вторым входам блоков 30 и 34 умножения, выходы которых подключены соответственно к вторым входам сумматоров 18 и 21, выходы которых подключены соответственно к входам инте." раторов 23 и 24, выходы которых образуют выходы блока 6 и подключены к . объединенным попарно второму входу блока 33 умножения, входу масштабного элемента 27, второму входу блока 24 умножения, входу масштабного элемента 28, Выходы масштабных элементов 25 и 26 подключены соответственно к первым входам сумматоров 19 и 22, вторые входы которых объединены соответственно с первыми. входами блоков 31 и 35 умножения и подключены соответственно к выходам масштабных элементов 27 и 28.Выходы сумматоров 19 и 22 подключены соответственно к первым входам блоков 32 и 36 умножения. Вторые входы блоков 31, 32, 35 и 36 умножения объединены и образуют дополнительный вход блока 6 вычислениясоставляющих вектора потокосцепления 5ротора. Выходы блоков 31 и 35 умножения подключены соответственно к входам сумматоров 17 и 20, а выходы блоков 32 и 36 умножения - к трегьимвходам сумматоров 18 и 2110 Блок 11 вычисления составляющихвектора тока ставора (фиг. 3) снабжен сумматорами 37-40, интеграторами41 и 42, блоками" 43-48 умножения,масштабными элементами 49-54, причем 15 первые входы блоков 43, 46 и 44, 47усножения объединены попарно и образуют первую пару входов блока 11,Вторые входы блоков 44, 46 и 43, 47умножения объединены попарно и обра зуют первую пару входов блока 11.Вторые входы блоков 44, 46 и 43, 47умножения объединены попарно и образуют вторую пару входов блока 11,которая подключена соответственно к 25 первым входам сумматоров 39 и 40.Третья пара входов блока 11 подклю"чена к входам масштабных элементов49 и 52, выходы которых подключенысоответственно к первым входам сумма торов 37 и 38, Выходы блоков 43 и 44умножения подключены соответственнок второму и третьему входам сумматора 37, выходы блоков 46 и 47 умножения подключены соответственно к втоЗ 5 рому и третьему входам сумматора 38,выходы сумматоров 37 и 38 подключенык входам интеграторов 41 и 42, выходы которых подключены к объединенным попарно входам масштабных элемен О тов 50, 51 и 53, 54 и образуют выходыблока 11 вычисления составляющих вектора тока статора. Выходы масштабныхэлементов 50 и 53 подключены к четвертым входам сумматоров 37 и 38, 45 выходы масштабных элементов 51 и 54,подключены к вторым входам сумматоров , 39 и 40, выходы которых подключенык первым входам блоков 45 и 48 умножения, вторые входы которых объедине- бО ны и образуют дополнительный входблока 11. Выходы блоков 45 и 48 умножения подключены к пятым входам сумматоров 37 и 38.Устройство для определения коор динат .асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе работает следующим образом.Блок 3 преобразования токов иблок 5 преобразования напряжений осу1 Ь 41 50(---- Б с 1 с 1. Ь-Ь К 1,--- -1+Ь 1. -Ь ъьскЬ 5 Ьк ЬФ 1 к +ке(5 Й Ф 30--- = --- -Б5й Ь,Ь,-Ь К 1.,Зф1, Ь-Ь,35 40 Ь,Ь-Ь,раметры асинхронного двигателя; 50 чение сопротивления ротора; системы. вычисленное значение скорости двигателя;фиктивная переменная. ществляют преобразование фаэных токов и напряжений, поступающих с соответствующих датчиков 2 и 4, в составляющие обобщенных векторов тока 15 15 и напряжения Б , 05статора в декартовой системе координат 4, 8, неподвижной относительно статора асинхронного двигателя 1. 10Устройство представляет собой замкнутый контур регулирования, в котором задающей величиной является вектор тока статора, представленный в виде проекций на оси коодинат Ы, р , 15 Проекции вычислительного вектора тока статора 1 , 1формируются в блоке 11, реализующем следующие дифференциальные уравнения: Ь+ К ---- ( -Ь 1 )- (1. Ь -Ь) ЬМ.ю+ К ------ й -ЬР 5)Ь (Ь,Ьа-Ь,) где К, Ь, Ь к, Ь- каталожные паК а - вычисленное энаПроекции вектора потокосцепления ротора , СкВ формируются в блоке 6, реализующем следующие дифференциальные уравнения;1кг в-- -=К( - 1 -- у )+а зр ИЙг. 1Составляющие вектора тока статора 1 5 ы 15 РФ полУченные на выхоДе блока 3 преобразования токов, и составляющие 15, 15 , сформированные на выходах блока 11, сравниваются с помощью элементов 7 и 8 сравнения. Результаты сравнения воздействуют на релейные элементы 9 и 10, с выходов которых получают импульсные сигналы, определяющие знак рассогласования. Указанные импульсные сигналы распределяют в формирователе 12 на выходы, на которых сигналы устанавливаются в зависимости от положения вектора потокосцепления ротора ( 4 фа ) на плоскости Ы и р таким образом, чтобы знаки ошибок производных составляющих вектора тока статора всегда были отрицательны, т.е. чтобы в каждом канале обратная связь была бы отрицательной в любой момент времени. Алгоритм распределения сигналов определяют исходя из того, что сигналы р и Яизменяются с частотой много больше, чем напряжение и ток асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе. Кроме того, высокая частота переключений обеспечивает малое свободное движение Сигналы р, Я на выходах формирователя 12 формируют по следующим логическим функциям;+ У 41 + Ю - Ь 1ы 9 В 1 ь где Б = едп( +);цу у 81 яп( ч ч) )Я 1= здп(15 - );Я, = 81 Яп(1 з А - зр)Величйнй йир, модулированныево времени, выполняют роль управляющих воздействий в контуре регулирования.Среднее значение Пфопределяетскорость вращения вала асинхронногодвигателя 1. В установившемся режимеработы устройства, когда его свободное движение закончено, среднее значение р равно нулю. Величины Я+и рсоздают такой вектор, управления движения устройства, чтобы слежение завектором тока статора осуществлялось 30во всех режимах работы реальногоасинхронного двигателя,Определение значения сопротивленияроторной обмотки двигателя в устройстве определения координат происходит З 5в замкнутом контуре по среднему значению р- ( р ), получаемому на выходефильтра 13 низкой частоты. В элементзадания 16 вводится каталожное значение сопротивления ротора Ко, которое 40добавляется на сумматоре 15 к сигналус выхода интегратора 14. При отклонении значения сопротивления ротораасинхронного двигателя 1 от Квеличина р становится отличной от нуля, 45и сигнал на выходе интегратора 14изменяется до тех пор, пока р нестановится равным нулю, при этом Ксовпадает со значением сопротивленияасинхронного двигателя 1. 50Таким образом, введение в устройство дополнительного сумматора, элемента задания, интегратора, фильтранизкой частоты, а также введение вблок вычисления составляющих векторатока статора двух блоков умножения,двух сумматоров, двух интеграторов,третьей пары масштабных элементов, ав блок вычисления составляющих вектора потокосцепления ротора четырехблоков умножения, двух сумматоров,двух интеграторов обеспечивает дополнительно определение текущего значения сопротивления роторной обмоткиасинхронного двигателя, что определяет более широкие функциональные возможности предлагаемого устройства,всравнении с известным. Формула и з обретения Устройство для определения координат асинхронного двигателя в регулируемом электроприводе, содержащее датчики фазных токов статора, подключенные выходами к входам блока преобразования токов, датчики фазных напряжений статора, подключенные выходами к входам блока преобразования напряжений, блок вычисления составляющих вектора нотокосцепления ротора с двумя парами входов, два элемента сравнения, два релейных элемента, блок вычисления составляющих вектора тока статора с тремя парами входов и формирователь логических управляющих воздействий в контурах регулирования составляющих вектора потокосцепления ротора и вектора тока статора; при этом входы первой пары блока вычисле" ния составляющих потокосцепления ротора, объединены пофазно с первыми входами соответствующих элементов сравнения и подключены к выходам блока преобразования токов, входы второй пары названного блока объединены с одноименными входами первой пары входов блока вычисления составляющих вектора тока статора и. подключены соответственно к первому и второму выходам указанного формирователя логических управляющих воздействий, вторая пара входов блока вычисления составляющих вектора тока статора подключена к выходам блока вычислениясоставляющих вектора нотокосцепления ротора, третья пара блока вычисления составляющих вектора тока статора входов подключена к выходам блока преобразования напряжений, а выходы упомянутого блока вычисления подключены к вторым входам соответствующих элементов сравнения, соединенных выхОдами с входами соответствующих релейньгх элементов, выходы которых пОдключены к первой паре входов указанного формирователя логических управляющих воздействий, вторая пара входов которого подключена к выходам 1 б блока вычисления составляющих вектора пЬтокосцепления ротора, выполненного с четырьмя блоками умножения, че" тьгрьмя сумматорами и четырьмя масштабными элементами, входы первого и второго масштабных элементов образуют первую пару входов блока вычислиния составляющих вектора потоко" .сцепления ротора, первый вход второй пары входов этого блока подключен к 25 объединенным первым входам первого и,второго блоков умножения, второй вход этого блока вычисления - кобъединенным первым входам третьего и четвертого блоков умножения, выход пфрвог о блока умножения подключен кобъединенным первь 1 м входам первого ивторого сумматора, выход второго блока умножения подключен к объединенным первым входам третьего и четвртого сумматоров, выходы первого и третьего сумматороа поцключены соответственно к вторым входам третьего ,и четвертого блоков умножения, выхо" ды которых подключены соответственно к вторым входам второго и четвертого сумматоров, первый выход блока вычис ления составляющих вектора потоко" сггепления ротора подключен к объединенным между собой входу третьего 45 масштабного элемента и второму входу второго блока умножения, а второй вьгход названного блока подключен к объединенным между собой входу четвертого масштабного элемента и второ" му входу первого блока умножения, блок вычисления составляющих вектора тока статора выполнен с четырьмя блоками умножения, двумя сумматорами, четырьмя масштабными элементами, причем первый вход первой пары входов названного блока подключен к объединенным первым входом первого и второго блока умножения, а второй вход - к объединенным первым входам третьегои четвертого блока умножения, первыйвход второй пары входов подключен кобъединенным вторым входам второго и ,третьего блоков умножения, а второйвход " к объединенным вторым входампервого и четвертого блоков умножения,выходы первого и второго блоков умножения подключены соответственно кпервым входам первого и второго сумматоров, а выходы третьего и четвертогоблоков умножения - к вторым входампервого и второго сумматоров, третьии четвертые входы которых подключенысоответственно к выходам первой ивторой пары масштабных элементов,причем входы первой пары масштабныхэлементов образуют третью пару входовназванного блока, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей путемполучения дополнительной информациио значении сопротивления роторнойобмотки асинхронного двигателя, введены сумматор, элемент задания, интегратор и фильтр низкой частоты, аблоки вычисления составляющих векторатока статора и потокосцепления ротора,снабжены по одному дополнительномувходу, подключенному к выходу сумматора, при этом вход фильтра низкойчастоты подключен к первому выходуформирователя логических управляющихвоздействий, а выход - к входу интегратора, подключенного выходом к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом элемента задания, причем блок вычисления составляющих вектора тока статора дополнительно снабжен двумя блоками умножения, двумя сумматорами, третьей пароймасштабных элементов, двумя интеграторами, входы которых подключены соответственно к выходам первого ивторого сумматоров, а выходы образуют выходы названного блока и подключены соответственно к объединеннымвходам первых и вторых масштабныхэлементов и третьей пар, выходы третьей пары масштабных элементов под-,ключены соответственно к первым вхо"дам дополнительных сумматоров, вторыевходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второйпары названного блока, выходы дополнительных сумматоров подключены соответственно к первым входам дополнительных блоков умножения, вторыевходы которых объединены и образуютдополнительный вход названного блока,а выходы подключены. соответственно кпятым входам первого и второго сумматоров, блок вычисления составляющихвектора потокосцепления ротора дополнительно содержит четыре блока умножения, два сумматора, два интегратора, выходы которых подключены соответственно к выходам второго и чет-,вертого сумматороа, а выходы - кпервому и второму выходам названногоблока, выходы первого и второго масштабных элементов подключены соответственно к первым входам дополнительных сумматоров, вторые входы которыхобъединены соответственно с первымивходами первого и третьего дополнительных блоков умножения и подключены соответственно к выходам третьего и четвертого масштабных элементов, а выходы подключены соответственно к 5первым входам второго и четвертого дополнительных блоков умножения, вторые входы дополнительных блоков умножения объединены и образуют дополни-.тельный вход названного блока, выходы первого и второго дополнительных блоков умножения подключены соответственно к второму входу первого сумматора и к третьему входу второго сумматора, а выходы третьего и четвертого дополнительных блоков усножения - к второму входу третьего сумматора и к третьему входу четвертого сумматора.1398061 и Составитель Техред М.Ход Корректор В. Бутяг редактор А, Ворович Заказ 2276/55 одписноеССР Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,оектная,Тираж 583 ВНИИПИ 1 осударственного коми по делам изобретений и отк 13035, Москва, Ж, Раувская