SU1621135A1 - Электропривод переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в след щих приводах дл  широкодиапазонного регулировани  частоты вращени  асинхронного двигател  с частотным управлением при питании его от регулируемого источника напр жени  переменной частоты и амплитуды. Целью изобретени   вл етс  повышение динамической точности электропривода путем увеличени  точности стабилизации потокос- цеплени  во всех квадрантах механической характеристики и упрощени  настройки. Указанна  цель достигаетс  тем, что в электропривод , содержащий асинхронный двигатель 1, функциональные преобразователи 5, б, реализующие соответственно зависимость управл ющего напр жени  от частоты тока статора при холостом ходе двигател  и зависимость дополнительного управл ющего напр жени  от скольжени , введен функциональный преобразователь 9, реализующий зависимость частоты тока статора от скольжени . Это обеспечивает возможность представлени  сложной зависимости дл  амплитуды напр жени  в виде суперпозиции трех простых в реализации функций. При этом упрощаетс  настройка и повышаетс  динамическа  точность. Даны выражени  реализуемых зависимостей. 2 ил СО С о го

Description

43

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к управл ющему электроприводу , и может быть использовано в след щих приводах дл  широкодиапазон- ного регулировани  частоты вращени  асинхронного двигател  с частотным управлением при питании его от регулируемого источника напр жени  переменной частоты и амплитуды.

Целью изобретени   вл етс  повышение динамической точности путем увеличени  точности стабилизации потокосцеплени  во всех квадрантах механической характеристики и упрощение настройки.

На фиг.1 представлена функциональна  схема электропривода переменного тока; на фиг.2 - зависимости напр жений от частоты и скольжени .

Электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 (фиг.1),за- датчик 2 момента, датчик 3 частоты вращени  вала двигател  1, первый сумматор А, первый функциональный преобразователь 5, регулирующий в режиме стабилизации потокосцеплени  двигател  зависимость управл ющего напр жени  от частоты тока статора при холостом ходе двигател , второй функциональный преобразо- ватель 6, реализующий в режиме стабилизации потокосцеплени  двигател  зависимость дополнительного управл ющего напр жени  от скольжени  и соединенный входом с выходом задатчика 2 момента, второй сумматор 7, соединенный входами с выходами функциональных преобразователей 5, 6, регулируемый по частоте и амплитуде источник 8 напр жени , соединенный управл ющими входами с выходами сумматоров 4, 7, а выходами - с обмотками статора асинхронного двигател  1.

В электропривод переменного тока введены третий функциональный преобразователь 9, реализующий зависимость смещени  частоты тока статора от скольжени  и соединенный входом с выходом задатчика 2 момента, и третий сумматор 10, соединенный входами с выходом функционального преобразовател  9 и выходом сумматора 4, а выходом - с входом функционального преобразовател  5.

Функциональные преобразователи 5, 6, 9 реализуют соответственно зависимости

U1 (a)s ) - фРТГ) 2 + ( a iplj2 - .

U2() RslsOr)x /Ч

(wl) lsOr)Aws (ftjr)

г л

10

Rsls(QJr))s(). ls(ojr)l

у

где Ui, U2, Aros - сигналы на выходах соответствующих преобразователей;

Is, ty s - модули векторов тока и потокос- цеплени  статора;

los, - модуль тока и потокосцеплени  статора при холостом ходе двигател ;

о)3 , - частота тока статора и сколь

жени .

Выражени  дл  U2 (сог ) и (о)г ) могут быть представлены в виде

и2(а,) К«М11±ЈШ,

Ao() Re ieilSuMix,

(Vs)

где lxs, IYS, if -ipfy - компоненты соответственно векторов тока и потокосцеплени  статора во вращающейс  пр моугольной системе координат X, Y, св занной осью X с выбранным дл  реализации привода одним из векторов: потокосцеплени  статора s , потокосцеплени  ротора i/fr , магнитного

потока р в воздушном зазоре двигател .

Модули векторов тока и потокосцеплени  статора и их компоненты в ос х X, Y однозначно определ ютс  по известным выражени м в зависимости от параметров двигател  и выбранного режима стабилизации потокосцеплени . Модули тока и потокосцеплени  статора при холостом ходе двигател  определ ютс  при условии

Ш о 0.

Особенностью рассматриваемого электропривода  вл етс  то, что известные сложные функциональные зависимости дл  амплитуды напр жени  асинхронного двигател  от частоты и скольжени  реа- лизуютс  в виде суперпозиции трех функций Ui( ws), Ua( шг) () с помощью соответствующих функциональных преобразователей. Така  возможность следует из графоаналитического метода определени  указанных функций, согласно которому дл  какого-либо выбранного дл  реализации привода посто нного по- токосцеплени  двигател  рассчитываетс  и строитьс  графически в плоскости USl

CDS семейство параметрических характеристик U ( ш5 ,м ), в которых в качестве параметра прин то скольжение двигател 

ш 0 ,ш Г1 , ... и т.д., а в качестве аргумента - частота о)s. Как следует из фиг.2, все

параметрические характеристики U (о)s , а)) имеют почти одинаковую зависимость относительно новой системы координат, совмещенной с вешинами (точками минимума) этих характеристик, в том числе и с характеристикой холостого хода U( шs , о ), котора  смещаетс  в зависимости от скольжени  т относительно начала координат по частоте на

величину Д мs ( а) ) и по амплитуде на величину U2(wf). Дл  множества всех возможных значений скольжени  ш строитс  графически в плоскости UaftA функци  1)2() реализуема  функциональным преобразователем 6, и в плоскости &ws(a)r}

функци  (), реализуема  функциональным преобразователем 9. Функци 

Ui(ftJs),  вл етс  уравнением характеристики амплитуды напр жени  от частоты при нулевом скольжении двигател  и совмещенной с вершиной этой характеристики системе координат .

Примерный вид функций дан на фиг.1 в обозначени х соответствующих функциональных преобразователей. В результате аппроксимации их кусочнолинейными зависимост ми преобразователи могут быть реализованы схемотехнически в виде устройств выделени  модул  с зоной нечувствительности {функции Ui(ws), 1)2 ( о)г )иввиде

усилител -ограничител  (функци  Д ы s ( ш )).

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный скольжению

шг, с выхода задатчика 2 момента поступает на вход сумматора 4, где суммируетс  с сигналом, пропорциональным частоте вращени  вала двигател  1, поступающего с выхода датчика 3 частоты вращени . С выхода сумматора 4 сигнал , пропорциональный частоте ft)s, поступает на вход по частоте регулируемого по частоте и амплитуде источника 8 напр жени . С выхода задатчика 2 момента сигнал, пропорциональный скольжению ш , поступает

10

15

0

5

0

5

0

5

0

5

также на вход функционального преобразовател  9, который вычисл ет сигнал смещени  по частоте Aws(wr) . С выхода функционального преобразовател  9 сигнал поступает на вход сумматора 10, на второй вход которого с выхода сумматора 4 поступает сигнал, пропорциональный задаваемой частоте ш5 . С выхода сумматора 10 сигнал

( + Д .( ш г ) ) поступает на вход функционального преобразовател  5, который вычисл ет напр жение Ui( ш5 ) в зависимости от частоты с учетом смещени  ее на величину ( а)г ) . С выхода задатчика 2 момента сигнал, пропорциональный скольжению, поступает на вход функционального преобразовател  б, который вырабатывает сигнал, пропорциональный величине смещени  по

амплитуде 1)2(мг). С выхода функционального преобразовател  6 сигнал поступает на вход сумматора 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода функционального преобразовател  5. благодар  чему обеспечиваетс  смещение по амплитуде в

плоскости Ui ш5 характеристики холостого

хода Ui(). С выхода сумматора 7 сигнал, пропорциональный амплитуде напр жени  двигател , поступает на вход по амплитуде регулируемого по частоте и амплитуде источника 8 напр жени ,соединенного выходами с обмотками статора асинхронного двигател  1. Подстройка функционального преобразовател  5 под конкретный двигатель осуществл етс  в режиме холостого хода . Подстройка функционального преобразовател  9 путем регулировки его коэффициента передачи производитс  в режимах разгона и торможени  привода с обеспечением равенства амплитуды тока в режиме разгона при соответствующей скорости амплитуде тока в режиме торможени . Подстройка функционального преобразовател  6 в режиме посто нства магнитного потока осуществл етс  при регулировке его коэффициента передачи до обеспечени  равенства амплитуд тока двигател  на всем участке разгона и торможени .

В электроприводе обеспечиваетс  высока  точность стабилизации выбранного дл  его реализации какого-либо потокос- цеплени  двигател  во всех квадрантах механической характеристики, в том числе и при малых частотах вращени , простоту выполнени  и подстройки функциональных преобразователей под конкретный двигатель , благодар  чему в сравнении с известным решением повышаетс  динамическа  точность

Claims (1)

1. Формула изобретени  Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный двигатель с коротко- замкнутым ротором, задатчик момента, датчик частоты вращени  вала двигател , первый сумматор, соединенный входами с выходом задатчика момента и выходом датчика частоты вращени , первый функциональный преобразователь дл  реализации зависимости управл ющего напр жени  от частоты тока статора при холостом ходе двигател , второй функциональный преобразователь дл  реализации зависимости дополнительного управл ющего напр жени  от скольжени  и соединенный входом с выходом задатчика момента, второй сумматор, соединенный входами с выходами первого и второго функциональных преобразователей, регулируемый по частоте и амплитуде источник напр жени , соединенный управл ющи ми входами с выходами первого и второго сумматоров, а выходами - с обмотками статора асинхронного двигател , отличающий- с   тем, что, с целью повышени  динамической точности путем увеличени  точности стабилизации потокосцеплени  во всех квадрантах механической характеристики и упрощени  настройки, введены третий функциональный преобразователь дл  реализации зависимости смещени  частоты тока статора от скольжени , соединенный входом с выходом задатчика момента, и третий сумматор, соединенный входами с выходом третьего функционального преобразовател  и выходом первого сумматора, а выхо- дом - с входом первого функционального преобразовател , при этом первый, второй и третий функциональные преобразователи реализуют соответственно зависимости

   Ui(ws) V(RslS) +(S)zВ S I S

   К I о ,

   U2() RslsOr)x

   Л

   ), |SOr) AftjsOr)

   20

   - Rsls(QJr)(ftJr). I8()

   ys

   где Ui, 1)2, - сигналы на выходах со- ответствующих преобразователей;

   Rs - активное сопротивление статора;

   los, V° модули тока и потокосцеплени  статора при холостом ходе двигател :

   30

   a)s , - частоты тока статора и скольжени ;

   |S ,;, S

   I , - модули векторов тока и потокосцеплени  статора.

   U(wf,

   Смещение характеристи,ni , ч .

   ,IKU /

   /

   ч .

   /