SU1436265A2 - Способ регулировани углового положени ротора двигател двойного питани - Google Patents

Description

(61) 1372582

(21)4229541/24-07

(22)13.04.87

(46) 07.11.88.БГОЛ. № 41

(71)Красно рский политехнический институт

(72)С.А.Бронов и В.В.Балабаев

(53)621.316.718 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1372582, кл. Н 02 Р 7/46, 1986.

(54)СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ РОТОРА ДВИГАТЕЛЯ ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ

(57)Изобретение относитс  к электро технике. Цель изобретени -повьшение устойчивости двигател  двойного пита ни  в переходных режимах путем контрол  величины приращени  фазового сдвига между напр жени ми, питающими обмотки двигател . Способ регулирова

ни  углового положени  ротора двигател  двойного питани  заключаетс  в том, что блоком 10 аадают требуемый угол поворота ротора двигател  1 двойного питани , а блоком 7 - первое элементарное приращение фазового сдвига, измер ют датчиком 8 положение ротора двигател  и устанавливают факт достижени  ротором заданного приращени  фазового сдвига. Вновь задают элементарное прираще-. ние фазового двигател  и повтор ют вьшеперечисленные операции. Такое регулирование угла поворота ротора малыми порци ми обеспечивает устойчивую работу двигател  двойного пита- о ни  при любом требуемом угле поворота , т.к. угол нагрузки никогда не превьшает максимально допустимого значени . 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

(/}

С

1

Изобретение относитс  к электротехнике , может быть использовано при создании низкоскоростных след щих систем переменного тока с исполнительным двигателем двойного питани  и  вл етс  усовершенствованием способа по авт . св. N- 1372582.

ель изобретени  - повьшенне усточивости двигател  двойного питани  в переходных режимах путем контрол  величины приращени  фазового сдвига между напр жени ми, питающими обмотки двигател .

На чертеже представлена функциональна  схема электропривода, реа- лиззпощего указанный способ.дл  индукторного двигател  двойного пит.а- нн .

Регулирование угла поворота ротора двигател  двойного питани  осуществл ют следующим образом.

Двигатель двойного питани  имеет первую и вторую многофазные обмотки. Например, у двигател  .двойного питани  на основе асинхронного двигател  с фазньм ротором первой обмоткой  вл етс  обмотка статора, а второй - обмотка ротора, У индукторного двигател  двойного питани  обе обмотки расположены на статоре. Первую и вторую многофазные обмотки двигател  двойного питани  запитьшают от отдельных источников питани  (инверторов ) соответственно первым и вторым питающим напр жени ми. Первые гармо ники обоих питающих напр жений имеют в точности одинаковую частоту, чт легко может быть обеспечено синхронизацией работы инверторов от одного задающего генератора. Питающие напр жени  представл ют собой последовательность тактовых импульсов, широт- но модулированных или амплитудно

1436265

W первых гармоник, питающих напр жений дифференциальным уравнением:

d

.«. 5

dt

KpWp- (), (2)

5

0

где uip - углова  скорость ротора

двигател  двойного питани ; О) - угловые частоты первых гармоник соответственно первого и второго питающирс напр жений;

Кр - коэффициент электрической редукции (дл  двигател  питани  на основе асинхронного двигател  с фазным ротором Кр равен числу пар полюсов, а ДД1Я индукторного двигател  двойного питани  - числу зубцов ротора ) .

Интегриру  выражение (2), можно получить уравнение дл  угла нагрузки

25 КрЦр- (i|,-q,j) KpVp-d(/,(3)

0

5

0

где tfp - угол поворота ротора двигател  двойного питани ; if и t/д - текущие значени  фаз первых гармоник соответственно первого и второго питающих напр жени ;

. Д1 - фазовьп сдвиг между питающими напр жени ми. При изменении фазового сдвига (путем изменени  фазы одного из питающих напр жений или обоих одновременно ) угол поворота ротора tfp в силу инерционности в первый момент останетс  неизменным. Поэтому в соответствии с (3) угол нагрузки с изменитс  также мгновенно и на такую же ве.- личину, что и фазовый сдвиг ,Л(/. Сра после этого начнетс  постепенное из

модулированных по синусоидальному за- 45 менение углового положени  ротора такону .

Угол нагрузки двигател  двойного питани , определ ющий устойчивость двигател  двойного питани , должен находитьс  в диапазоне

-90 : «Г -1-90

(1)

где cf - угол нагрузки.

В случае нарушени  услови  (1) двигатель двойного питани  выпадает из синхронизма, тер ет устойчивость и становитс  неуправл емым. Угол нагрузки св зан с угловыми частота0

ким образом, что через некоторое врем  за счет изменени  величина угла нагрузки с/ станет равной начальному значению угла нагрузки (если статический момент на валу двигател  двойного Питани  осталс  прежним ) . Ротор двигател  двойного питани  повернетс  на угол, пропорциональный изменению фазового сдвига йЦ и, g обратно пропорциональный коэффициенту электрической редукции Кр,и остановитс .

Таким образом, при неизменном статическом моменте на валу двигател 

двойного питани  конечное значение угла нагрузки всегда равно начальному значению угла нагрузки. Однако в процессе регулировани  угол нагрузки об зательно измен етс , причем в первый момент регулировани  измене- ние угла нагрузки происходит мгновенно (безынерционно).

Если фазовый сдвиг Ц измен етс  так, что первое после начала регулировани  значение угла нагрузки оказы ваетс  в диапазоне значений, опреде-. л емом выражением (1), то регулирование происходит нормально. Если же фазовый сдвиг /5 if получит слишком большое приращение и условие () не выполнитс  хоть на MrHOBeiiiiCj то двигатель двойного лита гг  льшадет из синхронизма, потер ет устойчивость и станет неуправл ем -, Величина . денной составл ющей угловой скорости ротора двигател  двойного питани  определ етс  выражением, которое получают из выражени  (2) с учетом того, что дл  вынужденного процесса производна  от угла нагрузкр равна нулю.

)

- -,

сог()

W

где ои и

ы„ - угловые частоты первых

гармоник соответственно первого и второго питающих напр жений. Так как частоты первых гармоник, питающих напр жений одинаковы, т.е. . ы w, то ротор двигател  неподвижен (режим синхронного дто ни ). Выражение дл  угла поворота получаетс  из (3) :

Lfp(t) (t) +-3l|)(t). (5)Из выражени  (5) следует, что при посто нной величине фазового сдвига

dq (t) const

угол поворота ротора также посто нен tfpCt) const, если момент статический на валу двигател  двойного питани  остаетс  посто нным (т.е. если посто нен угол нагрузки J). Дл  поворота ротора двигател  двойного питани  измен ют фазовый сдвиг пропорционально требуемому углу поворота ротора и обратно пропорционально коэффициенту электрической редукции

-JQ - . 15 20 25

30

35

40

45

50

55

К р. Изменение фазового сдвига означает разовое (на одном периоде питающих напр жений) изменение частот пи-. тающих напр жений, что приводит к по влению импульса вращающего момента и повороту ротора двигател . Перед началом и после окончани  изменени  фазового сдвига двигатель двойного питани  находитс  в режиме ронного сто ни ,, что позвол ет надежно фиксировать положение ротора двигател . В целом режим работы двигател  двойного питани  напоминает режим работы шагового двигател .

В двигателе двойного питани  регулируемыми величинами  вл ютс  не только параметры врацепи  ротора (углова  стчорость V угол поворота ротор-з ) г но и угол нагрузки с/ , который определ ет устойчивость дв11гател  двойного питани  во всех режимах. Дл  устойчивой работы двигател  двойного питани  мгновенное значение угла нагрузки должно всегда находитьс  в пределах, определ емых зыраженмем (1).

Особенностью регулировани  угла поворота ротора из eнeннeм фазового сдвига меж,цу питающими напр  кен1-  ми  вл етс  то, что угол нагрузки в этом случае измен етс  мгновенно (без задержки) на величину, прирашеншо фазового сдвига. Поэтому введение различнЕлх обратнБгх св зей I(в том числе и по углу нагрузки) дл  предотвращени  чрезмерного увеличени  угла нагрузки (т.е. регулирование по (Замкнутому контуру) не гарантирует удержание двигател  двойного питани  в синхронизме в первый момент задани  Приращени  ф.азового сдвига, так. как изменение угла нагрузки безынерционно , а датчики в цеп х обратных св зей об зательно обладают некоторой ;инерционностью.

Чтобы надежно гарантировать выполнение услови  (1), необходимо ограни - чить величину приращени  фазового сдвига, что и предусматриваетс  изоб- |ретением.

Когда требуемый угол поворота ротора мал и соответствующее ему приращение фазового сдвига при скачкообразном задании не может вьгоести двигатель двойного питани  из синхронизма, регулирование угла поворота двигател  двойного питани  может осуществл тьс  согласно известному.способу. Однако така  ситуаци  встречаетс  редко . Полное приращение фазового сдвиг соответствзтнцее требуемому углу поворота ротора, оказываетс  слишком бол шим и при задании такого приращени  .фазового сдвига двигатель двойного - питани  может вьтасть из синхронизма , потер ть устойчивость и стать  еулравл емьм, Дл  предотвращени  все приращение фазового сдви- га, соотвётств тощее требуемому углу поворота (и равное углу поворота, умноженному на коэффициент электрической редукции Кр), дел т на р д элементарных приращений,- причем ве- личину элементарных приращений выбирают такой, чтобы при задании.одного элементарного приращени  фазового сдвига угол нагрузки остав алс  в диапазоне значений, определ емом выражением (I).

.Дл  поворота ротора двигател  двойного питани  на требуемьш угол . задают последовательно один за другим элементари{ле приращени  фазового сдвига, но не непрерьтно,а с пауза- ШЕ. После задани  очередного элементарного приращени  фазового сдвига вьг-1исл 1от5 на какой угол должен повернутьс  ротор двигател  двойного пита- ыи  под действием заданного элементарного приращени  фазового сдвига (т.е. вычисл ют велшшну заданного шага поворота ротора), .

Ротор двигател  двойного питани 

начинает перемещатьс  в результате переходного процесса. Это перемеще- ние ротора контролируют с помощью соответствующего датчш а (датчика угла поворота) и когда ротор повернетс  на угол, равный тому ух лу, который соответствует заданному приращешво фазо.вого сдвига (т,е, когда действительна  величина шага поворота- рото- ра станет равной величине заданного шага поворота ротора), задают следующее элементарное приращение фазового сдвига.

Таким образом, поворот ротора двигател  двойного питани  на требуемый угол осуществл етс  не сразу, а малыми дозами (шагами) с контролем отработки каждого шага. Угол на1 рузки в в таком режиме измен етс  на каж

дом шаге от своего начального значени  до некоторого максимального (меньшего максимально допустимого) и вновь до начального значени  (если

, с Ю з 20

25 ЗО 5

. 0 5 р

5

остаетс  посто нным статический момент на валу двигател ).

Предлагаемьй способ фактически реализует задатчик интенсивности изменени  фазового сдвига, который вьтол- н ет функции регул тора скорости, причем этот задатчик интенсивности  вл етс  адаптивным, так как темп задани  отработки определ етс  им автоматически в зависимости от инерционности двигател  двойного питани  (или инерционности всего электропривода ) о Скорость перемещени  ротора на требуемый угол оказываетс  максимально возможной с учетом вьтолнени  услови  нахождени  значени  угла нагрузки в некотором диапазоне. Одна из границ этого диапазона - величина рабочего угла нагрузки, втора  граница - заданное макскмально допустимое значение угла нагрузки. Адаптивность задани  темпа отработки заданного перемещени  про вл етс  в том, что на работу электропривода слабо вли ет изменение инерционности электропривода (с точки зрени  удержани  двигател  в синхронизме), так как при изменении инерционности электропривода соответствующим образом мен етс  темп отработки .заданного перемещени ,

I

-Выбор величины элементарных приращений фазового сдвига можно производить различным образом. S простейшем случае величина каждого элементарного приращени  фазового сдвига выбираетс  посто нной в зависимости от рабочего угла .нагрузки (40-50 ) и максимально допустимого угла нагрузки (60-70). Дл  фиксированной вели-.: чины элементарного приращени  сдвига величина заданного шага поворота ротора также фиксирована и равна /IM /Kp, т.е. ее не нужно вычисл ть каждый раз после задани  очередного элементарного приращени  фазового сдвига. Величины элементарных приращений фазового сдвига и заданного тага поворота ротора могут быть заложены в систему управлени  электропривода заранее. При- задании требуемого уг- ла поворота ротора система управлени  электропривода задает элементарные приращени  фазового сдвига в соответствии с предлагаемым способом до тех пор, пока действительный угол поворота ротора не станет равен требуемому (пока двигатель не отработает все требуемое перемещение ротора).

В случае изменени  момента статического на валу двигател  двойного ..

ь питани  возможно изменение рабочего

угла нагрузки. В этом случае величину элементарного приращени  фазового сдвига также целесообразно сделать переменной и завис щей от текущего ю значени  угла нагрузки. Дл  этого предусмотрен контроль текзщего значени  угла нагрузки и определение запаса по углу нагрузки (разности между максимально допустимым углом нагруз- 15 ки и текущим углом нагрузки).

В момент задани  очередного элементарного приращени  фазового сдвига величина этого элементарного приращен ни  беретс  равной тому запасу по- 20 углу нагрузки, который был на момент задани  данного элементарного приращени  фазового сдвига. Такой алгоритм : регулировани  гарантирует устойчивость работы двигател  двойного 25 питани  даже при переменном статическом моменте на валу двигател  двойного питани .

В большинстве случаев питание исполнительных двигателей двойного 30 питани  осуществл етс  от инверторов с широтно-импульсной или амплитудно-импульсной модул цией питающих напр жений. В этом случае изменение фазового сдвига происходит дискретно, 5 через интервалы, кратные фазовой дискрете, котора  зависит от числа тактовых импульсов в периоде первой гармоники питающих напр жений.

Предусмотрена возможность задани  40 элементарно го приращени  фазового .сдвига с величиной, равной одной фазовой дискрете. Такое регулированиеj обеспечивает режим работы двигател  двойного питани , близкий к шагово- 45 му. Величина элементарного приращени  фазового сдвига в этом случае остаетс  посто нной и достаточно, малой при лфбой величине требуемого угла поворота. Реализаци  такого управле- 50 ни  оказьшаетс  наиболее простой.

Электропривод, реализующий способ регулировани  угла поворота двигател  двойного питани  (в данном случае

ход блока 6 задани  частоты питающи напр жений подключен к входам регулировки частоты инверторов 4 и 5. Первый выход блока 7 задани  фазово го сдвига подключен к входу регулировки фазы инвертора 4, а второй вы ход блока 7 задани  фазового сдвига к входу регулировки фазы инвертора Датчик 8 угла поворота механически св зан с ротором двигател  1 двойн го питани , Выход датчика 8 угла п ворота подключен к первому входу п

вого блока 9 сравнени , к второму ду которого подключен выход блока задани  угла поворота. Выход перво блока 9 сравнени  соединен с первы входом регул тора 11 фазового сдви Выход датчика 8 угла поворота подк чен также к информационному входу блока 12 пам ти и первому входу вт го блока 13 сравнени , к второму в ду которого подключен выход блока пам ти, К входу записи блока 12 па ти подключен третий выход блока 7 дани  фазового сдвига. Выход второ блока 13 сравнени  соединен с перв входом блока 14 -сравнени , с вторым входом которого соединен выход бло 15 вычислени  заданного шага. Выход третьего блока 14 сравнени  подклю к второму входу регул тора 11 фазо го сдвига, выход которого соединен входом блока 7 задани  фазового сдв га, а также с входом блока 15 вычи лени  заданного шага. К третьему входу регул тора 11 фазового сдвиг подключен выход блока 16 вычислени  элементарного приращени  фазово сдвига. К первому входу блока 16 вы числени  элементарного приращени  ф зового сдвига подсоединен выход бло ка 17 задани  максимального угла н рузки, а к второму ВХОДУ - выход да чика 18 угла нагрузки, включающего фазовый детектор 19, выход которого  вл етс  выходом датчика 18 угла н рузки, и сумматор 20, выход которого подключен к первому входу фазово го детектора 19. Первый вход сумма ра 20 соединен с вькодом сигнальной обмотки 21 двигател  1 двойного питани . Одна из фаз второй обмотки 3 подключена к вторым входам сумматор

индукторного двигател  двойного пита- 55 0 и фазового детектора 19. ни ), содержит двигатель 1 двойного Блок 6 задани  частоты питающих питани , у которого перва  2 и втора  3 обмотки подключены к выходам соответственно инверторов 4 и 5. Вынапр жений представл ет собой генератор пр моугольных или синусоидаль ных импульсов. Датчик 8 угла поворо

ход блока 6 задани  частоты питающих напр жений подключен к входам регулировки частоты инверторов 4 и 5. Первый выход блока 7 задани  фазового сдвига подключен к входу регулировки фазы инвертора 4, а второй выход блока 7 задани  фазового сдвига - к входу регулировки фазы инвертора 5. Датчик 8 угла поворота механически св зан с ротором двигател  1 двойного питани , Выход датчика 8 угла поворота подключен к первому входу первого блока 9 сравнени , к второму входу которого подключен выход блока 10 задани  угла поворота. Выход первого блока 9 сравнени  соединен с первым входом регул тора 11 фазового сдвига. Выход датчика 8 угла поворота подключен также к информационному входу блока 12 пам ти и первому входу второго блока 13 сравнени , к второму входу которого подключен выход блока 12 пам ти, К входу записи блока 12 пам ти подключен третий выход блока 7 задани  фазового сдвига. Выход второго блока 13 сравнени  соединен с первым входом блока 14 -сравнени , с вторым входом которого соединен выход блока 15 вычислени  заданного шага. Выход третьего блока 14 сравнени  подключен к второму входу регул тора 11 фазового сдвига, выход которого соединен с входом блока 7 задани  фазового сдвига , а также с входом блока 15 вычис-: лени  заданного шага. К третьему входу регул тора 11 фазового сдвига подключен выход блока 16 вычислени  элементарного приращени  фазового сдвига. К первому входу блока 16 вычислени  элементарного приращени  фазового сдвига подсоединен выход блока 17 задани  максимального угла нагрузки , а к второму ВХОДУ - выход датчика 18 угла нагрузки, включающего фазовый детектор 19, выход которого  вл етс  выходом датчика 18 угла нагрузки , и сумматор 20, выход которого подключен к первому входу фазового детектора 19. Первый вход сумматора 20 соединен с вькодом сигнальной обмотки 21 двигател  1 двойного питани . Одна из фаз второй обмотки 3 подключена к вторым входам сумматора

0 и фазового детектора 19. Блок 6 задани  частоты питающих

напр жений представл ет собой генератор пр моугольных или синусоидальных импульсов. Датчик 8 угла поворо10

t5

25

91436265

та может быть серийным кодовым датчиком с выходным сигналом в виде параллельного кода, соответствующего текущему углу поворота ротора (в случае цифровой системы управлени  электропривода ) или синусно-косинусным вращающимс  трансформатором (в случае аналоговой системы управлени  электропривода).

В качестве блока IО задани  угла поворота может использоватьс  вычис- лительна  машина более высокого уровн  управлени  с цифровым выходом (дл  цифрового варианта электропривода) или снабженна  цифроаналоговым преобразователем на выходе (дл  аналогового варианта электропривода). Блоки 9, 3 и 14 сравнени  могут быть выполнены на основе цифровых суммато- 20 ров (дл  цифрового варианта электропривода ) или аналоговых компараторов (дл  аналогового варианта электропривода ) .

Блок 12 пам ти вьшолн етс  на базе микросхем оперативных запоминающих устройств (дл  цифрового варианта электропривода)или на основе аналоговых: запоминающих устройств с запоми- наюшлми конденсаторами и операционными усилител ми по известным схемам . Регул тор 1I фазового сдвига  вл етс  по своим функци м цифровым или аналоговым коммутатором со схемой совпадени  на входе (логическими входами схемы совпадени   вл ютс  входы первый и второй, а информационным , сигнал с которого коммутируетс  на выход,  вл етс  третий вход, соединеиньй с выходом блока 16 вьг-1ислени  элементарного приращени  фазового сдвига),

Блок 15 вычислени  заданного шага осуществл ет операцию делени  входного сигнала на посто нный коэффициент , равный коэффициенту электрической редукции Кр. Поэтому в аналоговом варианте электропривода блок 15 вычислени  заданного шага вьшолн етс  в виде резисторного делител  найр - жени  или масштабного усилител  с коэффициентом передачи, равным 1/Кр .

В цифровом варианте электропривода возможно построение блока 15 вычис10

риант датчика с использованием сигнальной обмотки, размещенной в пазах второй обмотки 3 двигател  1 двойно- го питани ,

Инверторы 4 и 5 могут выполн тьс  при щиротно-импульсной модул ции питающих напр жений по широко распространенным мостовым схемам, а при амп- Литудно-импульсной модул ции питающих напр жений, например, по известной схеме - с выходным трансформатором , имеющим отводы у первичной обмотки , коммутируемые силовыми транзисторными кхпочами. Эти инверторы должны иметь системы управлени , обеспечивающие возможность регулировки фазы питающих напр жений.

Электропрршод работает следующим образом.

Блок 6 задани  частоты питающих 1- апр жений обеспечивает задание.одинаковых частот первых гармоник питающих напр жений, получаемых от инверторов 4 и 5. Поэтому при отсутствии регулировани  двигатель 1 двойного питани  находитс  в режиме синхронного сто ни  и его ротор неподвижен. При необходимости повернуть ротор двигател  на некоторый угол блок

10задани  угла поворота формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный- требуемому углу поворота. Этот |Сигнал сравниваетс  с помощью первого блока 9 сравнени  с действительным углом поворота, значение которого определ етс  с помощью датчика 8 угла поворота.

В результате сравнени .вырабатьгоа- етс  сигнал рассогласовани , который поступает на первый вход регул тора

11фазового сдвига и разрешает начало регулировани  (этот сигнал рассогла- совани  с выхода блока 9 сравнени 

45 может представл ть собой, например, логический сигнал, несущий информа цию о наличии и знаке рассогласовани ) . С помощью датчика 18 угла нагрузки измер етс  текущее (рабочее) значение угла нагрузки, задаваемым с помощью блока 17 задани  максимального угла нагрузки. Результат сравнени  определ етс  блоком 16 в згчис- лени  элементарного приращени  фазо30

35

40

50

лени  заданного шага с помощью регист-55 сдвига и представл ет собой наи- ров сдвига. Датчик 18 угла нагрузки большую из возможных (с точки зрени  может вьшолн тьс  по различным изве- .сохранени  устойчивости) величину стным схемам. В рассматриваемом вари- элементарного приращени  фазового анте электропривода используетс  на- сдвига, при которой двигатель двойно10

t5

25

36265

0

10

риант датчика с использованием сигнальной обмотки, размещенной в пазах второй обмотки 3 двигател  1 двойно- го питани ,

Инверторы 4 и 5 могут выполн тьс  при щиротно-импульсной модул ции питающих напр жений по широко распространенным мостовым схемам, а при амп- Литудно-импульсной модул ции питающих напр жений, например, по известной схеме - с выходным трансформатором , имеющим отводы у первичной обмотки , коммутируемые силовыми транзисторными кхпочами. Эти инверторы должны иметь системы управлени , обеспечивающие возможность регулировки фазы питающих напр жений.

Электропрршод работает следующим образом.

Блок 6 задани  частоты питающих 1- апр жений обеспечивает задание.одинаковых частот первых гармоник питающих напр жений, получаемых от инверторов 4 и 5. Поэтому при отсутствии регулировани  двигатель 1 двойного питани  находитс  в режиме синхронного сто ни  и его ротор неподвижен. При необходимости повернуть ротор двигател  на некоторый угол блок

10задани  угла поворота формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный- требуемому углу поворота. Этот |Сигнал сравниваетс  с помощью первого блока 9 сравнени  с действительным углом поворота, значение которого определ етс  с помощью датчика 8 угла поворота.

В результате сравнени .вырабатьгоа- етс  сигнал рассогласовани , который поступает на первый вход регул тора

11фазового сдвига и разрешает начало регулировани  (этот сигнал рассогла- совани  с выхода блока 9 сравнени 

5 может представл ть собой, например, логический сигнал, несущий информа цию о наличии и знаке рассогласовани ) . С помощью датчика 18 угла нагрузки измер етс  текущее (рабочее) значение угла нагрузки, задаваемым с помощью блока 17 задани  максимального угла нагрузки. Результат сравнени  определ етс  блоком 16 в згчис- лени  элементарного приращени  фазо30

35

0

0

o питани  еще остаетс  в синхронизме .

Регул тор I1 фазового сдвига задает первое I элементарное приращение фазового сдвига, равное (или меньшее) величине, вычисленной блоком 16 вычислени  элементарного приращени  фазового сдвига. Блок 7 задани  фазового сдвига формирует сигналы на изменение фаз первых гармоник питающих напр жений дл  инверторов 4 и 5. Сигналы на изменение фаз формируютс  в зависимости от знака требуемого угла

.поворота. Блок 15 вычислени  заданно 15 ротора не станет равен требуемому угго шага определ ет величину шага по- ворота ротора, на который должен переместитьс  ротор двигател  при заданном элементарном приращении фазового сдвига.20

Далее задачей системы управлени  электроприводом  вл етс  определение момента, когда двигатель двойного питани  полностью отработает заданный ааг поворота, чтобы задать следующее 25 элементарное приращение фазового сдвига . Эта задача решаетс  путем вычислени  действительного шага поворота рот тора и сравнени -его с заданным. Дл  этого по сигналу с третьего выхода зо блока 7 задани  фазового сдвига в блок 12 пам ти записьшаетс  начальное (на момент начала регулировани ) значение угла поворота ротора. Второй блок 13 сравнени  определ ет разность между текущим значением угла поворота ротора, который начинает измен тьс  под воздействием элементарного приращени  фазового сдвига, и на- чальным его значением, т.е. определ етс  величина действительного шага поворота ротора. Эта величина с помощью блока 14 сравнени  сравниваетс  с заданным шагом поворота ротора, вычисленным ранее с помощью блока 15 вычислени - заданного щага.

Если сигнал рассогласовани  на выходе блока 14 сравнени  имеетс , то он, поступа  на второй вход регул тора 11 фазового сдвига, запрещает подачу очередного приращени  фазового сдвига. Когда сигнал рассогласовани  на выходе блока 14 сравнени  станет равен нулю, регул тор 11 фазового сдвига задаст следующее элементарное приращение фазового сдвига. При этом блок 7 задани  фазового сдвига сформирует задани  на изменени  фаз первого и второго питающих напр жений и

с

35

40

50

55

одновременно выдаст со своего третьего выхода сигнал на запись в блок 12 пам ти нового значени  угла поворота ротора, которое имеет место в данный момент. Величина нового элементарного приращени  фазового сдвига также может оказатьс  иной, чем дл  предьщу- щего значени  элементарного прираще- ни  фазового сдвига, так как вычисл - етс  блоком 15 вычислени  элементарного приращени  фазового сдвига. Далее процесс регулировани  продолжаетс  до тех пор, пока угол поворота

5 о лу поворота ротора, после чего на выходе , блока 9 сравнени  сформируетс  сигнал, запрещаюцЦ Ш дальнейшее регулирование . Этрт сигнал поступает на первый вход регул тора 11 фазового сдвига и регулирование прекращаетс .

Регулирование угла поворота ротора двигател  двойного питани  состоит таким образом из следующих этапов; задание требуемого угла поворота ротора, зада}1ие первого элементарного приращени  фазового сдвига, ожидание достижени  ротором двигател  двойного питани  углового положени , соответствующего заданному приращению фазового сдвига} задание следующего элементарного приращени  фазового сдвига после достижени  ротором двигател  углового положени , соответствующего заданному приращению фазового сдвига и т.д.

Такое регулирование угла поворота малыми порци ми обеспечг шает устойчивую работу двигател  двойного питани  при любом требуемом угле поворота ротора, так как угол нагрузки никогда не превысит максимально допустимого значени .

Б случае фиксированной величины с ; элементарного приращени  фазового сдвига датчик 18 угла нагрузки, сиг-, нальна  обмотка 21 и блок 17 задани  максимального угла нагрузки отсутствуют . Блок 16 вычислени  элементарно го приращени  фазового сдвига просто вьщает фиксированную величину элементарного приращени  фазового сдвига .

Б случае фиксированной величины - приращени  фазового сдвига блок 15 вычислени  заданного щага также мен «- ет свои функции, так как вел1гчи- на заданного шага оказьюаетс  посто нной и известной заранее (она рав5

0

0

5

:на элементарному приращению фазового сдвига, деленному на коэффициент электрической редукции Кр). Остальны блоки сохран ют свои функции.

В случае широтно-импульсной или амплитудно-импульсной модул ции питающих напр жений по синусоидальному закону фазы питающих напр жений измер ютс  дискретно. В этом случае задают величину элементарного приращни ., равную одной фазов.ой диск-рете (котора  определ етс  как дол  периода первой гармоники питающих напр же- НИЙ5 приход ща с  па один тактовьШ импульс). Система зтравлени  инвертором с широтно-импульсной или амплитудно-импульсной модул цией в таком случае оперирует уже не с величиной фазы, а с нoмepo i тактового импульса , соответствующего, требуемой фазе о Каждьш тактовый импульс имеет свою ширину (при широтной модул ции) или амплитуду (при амплитудной модул ции ) , а среднее значение напр жени , получаемого при подаче того или иного тактового импульса на обмотку двигател  двойного питани  (первую или вторую) равно значению синусоидального напр жени  при соответствующей фйзе. Например, если в периоде первой гармоники питающих напр жений содержитс  36 тактовых импульсов , при переходе от одного тактового импульса к ближайшему другому. фаза измен етс  -на Ю, Номер тактового импульса соответствует фазе 5°, номер 2 - фазе IS , номер 7 - фазе 65 и т.п.

При отсутствии регулировани  на каждом такте работы инверторов 4 и 5 (задаваемом блоком 6 задани  частоты питающих напр жений) номер тактового импульса,.который подан на обмотки двигател  J двойного питани , беретс  равным номеру предьщущего тактового импульса плюс 1. При регулировании фазового сдвига номер каждого последующего тактового импульса беретс  равным номеру предыдущего плюс 1 плюс-минус 1 (в зависимости от требуемого направлени  перемеи(ени  ротора и алгоритма, работы блока 7 задани  фазового сдвига), т.е. происходит проскакивание очередного тактового импульса или задержка на предыдущем (повторение предыдущего).

Таким образом, осуществл етс  при нудительное изменение фазы того или

0

иного питаюи его напр жени . Выбор того , какую именно фазу и в каком нап-- равлении следует мен ть дл  обеспечени  требуемого угла поворота ротора , осуществл ет блок 7 задани  фазового сдвига по заранее заложенной в него программе. В простейшем случае эта программа может быть, например, следующа . Если необходимо повернуть ротор двигател  в направлении, прин том за положительное, то сигнал на принудительное изменение фазы подаетс  только на вход регулировки фазы 5 инвертора 4, причем осуптествл етс  перескакивание через очередной импульс . Если направление требуемого перемещени  ротора отрицательное, сигнал на приаудительное 1змеиение фазы подаетс  ла вход регулировки фазы тол7л -о инвертора 5 причем осуществл етс  также перескакивание через очередной тактовый импульс. Така  программа относительно просто реализуетс  и обладает свойством симметри . -Знак направлени  перемещени  ротора определ етс  с помощью первого блока 9 сравнени  и поступает на первый вход регул тора 11 фазового сдвига.

Таким образомS предлагаемый способ регул.ирован.ил углового положени  ротора двигател  двойног;о питани  позвол ет обеспечить контроль величины задаваемого приращени  фазового сдвига мелсду напр жени ми, питающими обмотки двигател , а также обеспечить применение мгновенного значени  угла нагрузки в заданных пределах, благодар  чему по сравнению с известным способом гарантируетс  нахождение двигател  двойного питани  в синхро-. низме при любой величине требуемого угла поворота ротора и повышаетс  устойчивость.

Адаптивный регул тор скорости обеспечивает наискорейшую отработку заданного перемещени  ротора при ограничени х на величину мгновенного значени  угла нагрузки. Изменени  момента инерции электропривода или статического момента на залу двигател  двойного питани  не вли ют на устойчивость-двигател  двойного питани  в переходных режимах.

0

5

0

5

0

5

Claims (3)

1. Способ регулировани  углового положени  ротора двигател  двойного

питани  по авт.св. J 1372582, отличающий тем, что, с uianbip повьшени  устойчивости двигател  двойного питани  в переходных режимах, устанавливают питающие переменные напр жени  дл  обмоток указанного двигател  в виде последовательности модулированных по ширине или амплитуде в соответствии с синусо- идальным законом тактовых импульсов с одинаковыми частотами первых гармоник , в начале регулировани  устанавливают требуемый фазовый сдвиг между указанными питающими перемениьми нап- р жени ми в виде р да элементарны приращений фазового сдвига, на интервале регулировани  каждого из элементарных приращений фазового сдвига измер ют величину действительного уг- ла поворота ротора двигател  двойного питани , сравнивают ее с величиной элементарного угла поворота ротора , соответствующей элементарному фазовому сдвигу питающих переменных

напр жений и при совпадении указан- ных величин переход т к регулированию следующего элементарного приращени  фазового сдвига до полной обработки всего фазового сдвига и соответствующего ему углу поворота ротора двигател  двойного питани .

2.Способ поп.1,отличвю- щ и и с   тем, что величину элемен тарного приращени  фазового сдвига выбирают равной величине запаса по уг лу нагрузки, определенной в результате сравнени  измеренного текущего зна чеии  угла нагрузки с макс шально допустимым его значением.

3.Способ по П.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что величину элементарного приращени  фазового сдвига выбирают равной величине фазовой дискреты, определенной как часть периода первой гармоники питающих напр жений , приход щуюс  на один тактовый импульс,