Устройство для управления электроприводом переменного тока

Устройство для управления электроприводом переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ-УПРАВЛЕНИЯ . ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА/ содержащее трехфазный мостовой инвертор ,- подключенный к Обмотке статора электродвигателя, измерители токов двух первых фаз статора, задатчики фазных токов, подключенные к фазным регуляторам блока управления, выходы которого связаны с входами управления трехфазного мостового инвертора, выходы измерителей токов двух первых фаз связаны с .входами фазных регуляторов блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления электроприводом переменного тока, оно снабжено формирователем тока третьей фазы, анализатором состояний фазных регуляторов блока управления и дополнительным блоком управления, выходы которого соединены с входами управления трехфазного мостового инвертора, а входы через анализатор состояний фазных регуляторов блока управления - с выходами блока управления , причем входы формирователя тока третьей фазы подключены к выхо (Л дам измерителей токов двух первых . фаз, а выход связан с входами блока с управления. ел оо ND 01

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК нв) SU (Ill

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 2919601/24-07 (22) 21.05.80 (46) 07.11.83. Бюл. 941 (72) P.Ä .Бай, В.H.Áðoäoâñêèé, A.Ñ.Æèëèí, Е.С.Иванов, А.А.Канец, В.С .Рылач, A .. Ва. Фельдман, .A.È .Чабанов и В.К.Гробов (53) 621.316.7(088.8) (56) 1. Техническая кибернетика.

Под ред .В.В.Солодовникова. Кн.3. М., Машиностроение, 1976, с.272.

2. Там же, с. 273-285 (54) (57)1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее трехфазный мостовой инвертор,- подключенный к обмотке статора электродвигателя, измерители токов двух первых фаз статора, задатчики фазных токов, подключенные к фазным регуляторам блока управления, выходы которого связаны с входами управле-3(5П Н 02 P 5/34; H 02 Р 7/42 ния трехфазного мостового инвертора, выходы измерителей токов двух первых фаэ связаны с .входами фазных регуляторов блока управления, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности управления электроприводом переменного тока, оно снабжено формирователем тока третьей фазы, анализатором состояний фазных регуляторов блока управления и дополнительным блоком управления, выходы которого соединены с входами управления трехфазного мостового инвертора, а входы через анализатор состояний фаэных регуляторов блока управления — с выходами блока управО ления, причем входы формирователя Щ тока третьей фазы подключены .к выходам измерителей токов двух первых

Фав, а выход связан с входамн блока управления.

1053251. 2. Устройство по п..l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что снабжено блоком фаэосдвигателей, входы кото рого подключены к выходам измерите". лей токов двух первых фаз и формиро вателя тока. третьей фазы, а выходы. соединены с входами фазных регуляторов блока управления, выполненных в виде линейных с ограничением звень ев.

3. Устройство по п,. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что снабжено регулятором напряжения средней. точки обмотки статора и определителем напряжения средней точки обмотки статора) и определителем напряжения средней точки обмотки статора,выходы которого подключены к выходам трехфазного мостового инвертора,а выход через ре1

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемому злектроприводу переменного тока, и предназначено для регулирования тока в трехфазной обмотке 5 статора от мостового инвертора.

Известно устройство для управления электроприводом переменного тока, содержащее задатчики, регуляторы и измерители фазных токов, генератор пилообразного напряжения, под-. ключенный к входам регуляторов, при этом выходы регуляторов через усилители напряжений подключены к обмотке статора. Регуляторы в устройстве выполнены в виде узлов сравнения пилообразного напряжения эадатчи-. ка (1).

Недостатки устройства заключаются в сложности схемы и невысокой точнос» ти управления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство содержащее эадатчики, датчики фазных токов и регуляторы, связанные с входами управления инвертора (2 3.

Недостатком известного устройс а является низкая точность управления, обусловленная тем, что в нем частота переключений и амплитуда пульсаций тока нагрузки не являются постоянными величинами, а зависят от режима работы погрешностей датчиков и задатчиков токов.

Цель изобретения — Повышение точ- 35 ности управления электроприводом переменного тока.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления электроприводом переменного тока, 4g

». гулятор напряжения средней точки обмотки статора — к входам фазных регуляторов блока управлейия,.выполненных с гистереэисными характеристиками.

4. Устройство по п. 1, о т л и-. .ч а ю щ е е с я тем, что снабжено ,генератором пилообразного напряжения, а каждый из фразных регуляторов блока управления составлен из,после,цовательно соединенных первого элемента сравнения, пропорциональноинтегрального усилителя и второго элемента сравнения, выход которого является выходом фаэного регулято-.. ра, при этом другой вход второго элемента сравнения подключен к соответствующему фаэному выходу генератора пилообразного напряжения. содержащее трехфазный мостовой инвертор, подключенный к обмотке Статора электродвигателя измерители токов двух первых фаз статора, эадатчики фаэных токов, подключенные ..к фазным регуляторам блока управления, выХоды которого связаны с входами управления трехфазного мостового инвертора,.выходы измерителей токов двух первых фаз связаны с входами фазных регуляторов блока управления, введены формирователь тока третьей фазы, анализатор состояний фазных регуляторов блока управления и дополнительный блок управления, выходы которого соединены с входами управления трехфазного мостового инвертора, а входы через анализатор состояний фазных регуляторов блока управления — С выходами блока управления, причем входы формирователя тока третьей фазы подключены к выходам измерителей токов двух, первых фаэ, а выход связан с входами блока управ.ления.

Кроме того, в устройство введен блок фазосдвигателей, входы которого

1подключены к выходам измерителей токов двух первых фаэ и формирователя тока третьей фазы, а выходы.соединены с входами фазных регуляторов блока управления., выполненных в виде линейных с ограничением звеньев.

Кроме того, в устройство введен регулятор напряжения средней точки обмотки статора и определитель напряжения средней точки обмотки статора, входы которого подключены к выходам трехфазного мостового инвертора, а выход через регулятор напря1053251 жения средней точки обмотки стато;;.. ра — и входам фаэных регуляторов блока управления; выполненных с гистерезисными характеристиками.

Кроме того, в устройство введен генератор пилообразного напряжения, а каждый из фазных регуляторов блока управления составлен иэ последовательно соединенных первого элемента сравнения, пропорционально-интегрального. усилителя и второго элемента 10 сравнения, выход которого является выходом фазного регулятора, при этом другой вход второго элемента сравнения подключен к соответстэуюмему фазному выходу генератора пило- .15 образного напряжения.

На фиг. представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схемы выполнения фазных регуляторов тока.

Обмотки 1 статора электродвигателя переменного тока подключены к трехфазному мостовому инвертору 2,.

Задатчики 3 и 4 фазных токов и форми рователь 5 через блок 6 управления с Фазными регуляторами 7 - 9 токов, а также через анализатор 10 состоя- . ний фазных регуляторов и дополнительный блок 11 управления. подключены к управляющим входам инвертора 2.

Входы фаэных регуляторов 7 — 9 токов подключены через блок 12 фазодвигателей к,измерителям 13 и 14 фазных токов и формирователю 15 тока третьей Фазы.

В другом варианте входы фазных регуляторов 7 — 9 через регулятор . З5

16 напряжения средней точки обмотки статора и определитель 17 напряжения средней .точки подключены к выходам инвертора 2. .Входы фазных регуляторов 7 - 9 . 4p токов могут быть подключены к выходам генератора 18 пилообразного напряжения.

При введении в устройство блока

12 фаэосдвигателей каждый из фазных 45 регуляторов 7 — 9 содержит элемент

l9 сравнения и элемент 20 усиления имеющий линейную с ограничением характеристику (фиг.2а) .

При введении в устройство регулятора 16 и .определителя 17 каждый из фаэных регуляторов 7 — 9 содержит элемент 19 сравнения и элемент

21 усиления с гистерезисной харак)теристикой (фиг.. 2б) .

При введении в устройство генера-, 55 тора 18 каждый из фазных регуляторов 7 — 9 содержит первый элемент 19 сравнения, пропорционально-интеграль-. ный усилитель 22 и второй элемент 23 сравнения (фиг. 2в) .. 60

Устройство работает следующим образом.

Регулирование выходных фазных токов инвертора 2 осуществляется по инФормации, поступающей с выходов

65 фаэных регуляторов 7 — 9. Сигналы задания на регуляторы для токов йер-л вых двух Фаз поступают с выходов задатчиков 3 и 4, а сигнал задания. для тока третьей фазы - с выхода формирователя 5, в котором осуществляются векторные преобразования выходных сигналов задатчиков 3 и 4.

Сигналы обратной связи токов первых двух Фаз поступают с выходов измерителей 13 и 14, а сигнал обратной связи тока третьей Фазы — c:вы" хода формирователя 15,. в котором осуществляются векторные,преобразования выходных сигналов измерителей

13 и 14. При указанной схеме обеспе; чивается более точное формирование трехфазной системы измеренных токов в сравнении .; со схемой использующей измерители токов в каждой фазе, что повышает точность управления электропривода в целом;

Работа трехфазного мостового инвертора, охваченного токовыми об» ратными связями, характеризуется зоной низких частот переключений (включая нулевую частоту) управляемых ключей, образующих мост при малых величинах управляющих сигна". лов. Следствием этого является нарушение симметрии выходных токов инвертора и невысокая точность управ. ления электроприводом. устранение недостатка в устрой-стве осуществляется с помощью анализатора 10 состояний Фазных регуляторов и дополнительного блока ll,управленияр которые во всех режимах работы обеспечивают такие сигналы управления для силовых ключей инвертора, чтобы поддерживать высокую частоту их переключений с соблюдением симметричности и равномерности выходных токов. В анализаторе 10 определяются необходимые сочетания включения силовых ключей инвертора, в частности исключается режим одновременного включения ключей, относящихся к одной шине питания.

Равномерность переключений ключей в инверторе, обеспечивающих колебания тока в обмотке статора в пределах выбранных. отклонений, приводит к плавному (без толчков) изменению выходного момента электропривода от входного сигнала и улучшению точности управления..

В известных устройствах реализован принцип слежения за заданным током по отклонению, при котором ток нагрузки содержит основную гладыую составляющую, соответствующую сигналу задания, и пульсирующую высокочастотную составляющую,откло-. ,няющуюся от Основной .на некоторую> фиксированию величину, При этом частота переключений управляемых

1053251 гюа) Pvr.2

BHHHIlH Заказ 8897/54 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîô,óë.Ïðîåêòíàÿ,4 ключей инвертора не остается постоянной с изменением режимов работы.

В высококачественных системах регулирования выходного момента машины требуется стабилизация частоты переключений. Для этой цели в устройство введен блок 12 фазосдвигателей. В задачу этого блока вхо дит выделение из высокочастотных фазных пульсаций измеренного тока основных составляющих и сдвиг их по 10 фазе на У/2.

Выходные сигналы блока 12 сравни. ваются с сигналами, поступающими с выходов задатчиков 3 и 4 фазных токов и формирователя 5. По результа".; 15 там сравнения производится переключение регуляторов 7 - 9, содержащих элементы усиления, имеющие линейные с ограничением характеристики 1 (фиг. 2а), анализ их состояния в блоке 10 и формирование соответствую. щих управляющих сигналов в блоке 11

Вследствие запаздываний, вносимых фазосдвигателями блока 12, в: контурах регулирования фазных токов нагрузки устанавливаются автоколебания. Ток нагрузки при этом содержит основную составляющую, определяемую сигналом задания, и пульсирующую составляющую, амплитуда .которой зависит от частоты уотановивщихся автоколебаний, В предлагаемом уст.— ройстве величина пульсирующей состав.ляющей тока нагрузки (величина отклонения тока нагрузки от заданного значения) не контролируется, но 35 обеспечивается постоянство частоты переключений ключей инвертора, что, приводит к повышению точности управления по сравнению с известными устройствами., 40

В известных устройствах не обеспе. чивается контроль по напряжению средней точки трехфазной нагрузки, питаемой от инвертора. Это является причиной неравномерности пульсирую- 45 щих составляющих тока нагрузки, особенно при малых сигналах задания и, кроме того, уменьшается зона линейного управления тока нагрузки. устранение недостатков в предлагаемом устройстве осуществляется с помощью регулятора 16 и определителя

17 напряжения средней точки обмотки статора, При отклонении напряжения средней точки от нуля, например, при оцновременном открытии всех нижних или верхних управляемых ключей инвертора, соединенных.с одной:из шин питания, на выходе определителя

17 формируется сигнал рассогласования, по которому в регуляторе 16 o6" разуются фазные сигналы рассогласования, поступающие на входы регуляторов 7 — 9 фазных токов.

При этом регуляторы 7 — 9 содер" жат элементы усиления с гистерезисными характеристиками (рис. 2б) .

Переключение ключей в инверторе осуществляется таким образом, чтобы скомпенсировать отклонение напряжения средней точки обмотки статора, чем обеспечивается улучшение симметричности и равномерности выходных токов и повышение точности управления

Задача симметрирования токов нагрузки и получения равномерного переключения ключей инвертора в предлагаемом устройстве. может быть также решена с помощью генератора

18 пилообразного напряжения. Фазные регуляторы 7 - 9 тока в этом случае содержат пропорциЬнально-интегральные усилители (рис. 2в)., выходные сигналы которых. сравниваются с соответствующими выходными пилообразными напряжениями генератора 18, и по результатам сравнения формируются управляющие сигналы для инвертора.

Введение в устройство управления электроприводом переменного тока анализатора состояний фазных регуляторов, дополнительного блока управления и формирователя тока третьей фазы, также блока фазосдвигателей, определителя и регулятора напряжения средней точки обмотки статора-обеспечивает симметрирование токов нагрузки и повышение точности управления.

i zJ