Электропривод с синхронным двигателем

Электропривод с синхронным двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Распубпик (11) 520682 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.01.70 (21) 1398754/24-7 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.07.76. Бюллетень 34 25 (45) Дата опубликования описания 25.09.76 (51) М. Кл.

Н 02 Р 5/40

Гоеудерстеенимй камитет

Сеаетв Миниетрев СССР не лелем изобретений и открытий (5З) ДК 621.313.323..072.9 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. М. Вейнгер, А. С. Гусев, Г. А. Богомолова, И. В. Бородина, И. М. Серый, А. А. Янко — Триницкий и Ю. С. Тартаковский

Свердловское отделение Института

"Тяжпромэлектропроект" и Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявители (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С СИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕ

Изобретение относится к регулируемым электроприводам переменного тока, в частности с синхронным двигателем, имеющим многофазную обмотку на статоре и однофазну ю обмотку на роторе для возбуждения по продольной оси.

Известны электроприводы, содержащие синхронный двигатель с многофазной обмоткой на статоре и однофазной обмоткой на роторе для продольного возбуждения, преобразователь для питания статорных обмоток двигателя и подключенный к нему блок прямого преобразования со входами сигналов управления поперечной и продольной составляющих тока статора1 формирователь гармонических функций угла ловов рота продольной оси ротора, подключенный к блоку 15 прямого преобразования, возбудитель с регулятором возбуждения для питания обмотки ротора, датчики токов статора, датчик тока ротора, соедиченный с регулятором возбуждения, датчик скорости ротора, 20 регулятор скорости, задатчик интенсивности и задатчик скорости, подключенный через задатчик интенсивности к регулятору скорости, выход которого соединен с блоком прямого преобразования и регулятором возбуждения, при этом датчики токов статора подключены ко входам преобразователя для питания статорных обмоток.

Недостатки известных электропрнводов заключаются в невысоких энергетических показателях и динамических свойствах; нелинейности регулировочных характеристик и малой перегрузочной способности.

Цель изобретения — улучшить регулировочные характеристики, энергетические показатели, динамические свойства и перегрузочную способность электро привода с синхронной машиной.

Поставленная цель достигается, во-первых тем, что в электроприводе применены блок обратного преобразования с выходами сигналов поперечной и продольной составляющих тока статора, два пропорционально — интегральных регулятора поперечной и продольной составляющих тока статора, блок извлечения корня квадратного, блок возведения в квадрат и вычислительное устройство, вход которого подключен к регулятору скорости, а его выходы сигналов управления поперечнон и продольной составляющих тока статора соединены с блоком прямого преобразования через соответствующие пропорционально-интегральные регуляторы, ко входам которых под. осдИНС((Ы С(т((ГВС .i- i" " . )ЛЬ(Л" .. ° .".Вог( (реобразовз)(ия, 33.„;..- г -Г. Л-с.„(3(,.. Д„(т. яКаМ тОКа СТЯТОра И ф С р .:.:,:. Я;, ."-ЛГ., Гар.-".10)ПО":-„СКИ;:

1)ункций, при э-.ом выход .::-.. . -- .j;, продольнои (сс с-з:-, "

)яЮщЕИ 1ОКЗ. Craropa б((0 ..,:,, - г(0(ГО ПрсобряЗ. Ч(я)Г(ji

:оединен также с регулятором Возбуждения, один из

3XGJTGB K ° TC!PG1O ПОДКЛЮгь)Н Х. ВЬ(ХОДУ СИ)НЯЛЯ 3(i(PЗ г3)ЕНИЯ ПОПСрсчпой СОСТЯВЛВГЭГ:".; :. ..iKa СТЯТОра ВЬГЧ())гл

ЛИТЕЛЬНОГО уСТрОЙСГВЗ - г" ",: ((ЗЙЛСЧЕ)ШЯ К(ггxПЯ КваДРг((1"О(О 3 В (..: (P((r, а дРУВ()й ВХГ )(J(GJJJ(J(K3i!i ir ((ЫЪ О(Ггг (Bl, (.. i!!C " 1éß ПРОЦО3(Ь(К(), )ОСТЯВ3(311(3((1сй гока ста.(Г)р(г Вь, ":: . :(тельного устрс

:твя, реалиэую1цего, наприм р .. ::T(ун)щие CGGTIIGIIIСчия между CII(IIa)taми ня "". - .((Ходах: l j F 1 sr

-"Чб =, г гг(3 Г (.», г г 3 Q

I JIe U - СИГНЯЛ НЯ ВХОДС В)г:i!i (Jii (Лть(ЗОГО УСТРОЙт( стБя, — сигнал у(((эзв (с(((3(т ПСГпср.". -.дой ..Gi.",:являЧ т (ощей тока стяторз. ((ь Од)а)::a Выходе ВыiJBÃBaB уГ(рявле пня пр", "" ((((la !,РГ. яВляюоД

П)сй ток((Cra г3,,; З вЂ” ВVJ r Bi;- )гог.г .; ВЫЧН(Литсгтьг(гтг г сГ ((1) - коэффипи н:.. Г(э.,(,-;!j...:, тем что В

ЭЛСКтРОПРИВОДЕ ПО.;:::,,1лг((3((Э: УМНСжени)(, пва блока (((;-33, "..!!ij .: ((Я(3 "I В с((();-:зироватс)ти пэПЕРСЧНОЙ И (), JJ((3. ЬНОЙ СОСТЗ(33т(!(()П)г(Х BGTGKG(, 1(Си)(С

ПИЯ Стзт (г ()в, P .i--i X 0 (КЯЖЦОГ(Г Из КОТОРЫХ СОЕПИНРН С

С О ОТ В С Т (Г -". Ъ Ю (((3(Г" r I г (О г г О П г Ги (3 i i i I! b i 10 - И ((.г С (Г) ЯЛ Ь БЫ М регулятором (ге(3;: ((с;)В(:J ". .,3(()()HI(i(.0 блока умножения и один блок,:,(3)г(гс ":",,. .: . ":Хэд формирователя попсрсч «Г(э " .,.: с ией ()ото:,(Ос(1эпл(Ння СтЯТОра ПодКЛЮ (ei(.:. ", ",,,И(.!!. ((:;,.С;.:С (Нсйг составляющей Гбкя : (1(3 :, .: -. ",i; * " э((рч" вания, к выходу сигнала продольной сос являющей тока статора которого подключен формирователь продольной (.Оставл яюп(сй и )п окосцеплеп; я стяторя „

Оединенный также с датчиком тока ротора, прл -, т ъ( вторые входы блоков умножения подключены к лятчику скорости. В-третьих, тем, .что лрименеп(;;" сменты "ИЛИ, блок деления, задат (ик опорной ско рссти, квадратор., нелинейный элемент„задатчик по стоянного сигнала подключенный ко входу блока извлечения корня квадратного через квадратор и Вхс(; делимы 0 блока деления, вход делителя которогс подключен через один вход элемента "ИЛИ" к ..адатику опорной скорости, а через другой Вход Гл.;смен. та "ИЛИ и нелинейный элемент к задатчику иптснсивности.

Ня фиг. 1 показана функщ)опальная схема э,;: -к спривода, в котором управление скоростью произ( дится при изменении напряжения ня статоре без (ic»„..бления поля возбуждения синхронного двигателя; и; фиг. 2 — функциональная схема, раскрывающая элек с -., з-.",, а ..:..;::.—,;::- ;-Л(рт;-эг;;:1 е скоростью в некото.:т;М,С.г гияэо.-;,;:;;;:."..:: С;Е(г ВЕЛЕТС. ОСЛабЛЕНИЕМ ПОЛЯ .,-: Ябl;.jjie(I4I». С)(г(гг ;.3011 (ог(г-.; ()ВИГЯТЕЛЯ. .-,(Л(;к рот(рине Я дср..:.. г Гинхронный двигатель 1 .; трехфазной сбмо)гко ., »a статоре и однофазной на

РатОР(.. Г(СЬ К()т(ЭГгг: Ii >.. -:()Ц)Я.-: Г С j(POJJ(GJIhHGVi ОСЬЮ

;.:,. Гс,)3:((5:-,=. " :;..:: г.1(Ь)Х 0(33,:.,ОГОК); СтатИЧЕСКИй ПрЕ1)бРЯЯ(((1(з1ел(ь: гг. .Пй::.К(Я1(Й11 ста10Рных 05MGTGK, кОгз:. "",- ),"гпг, " i . . : Л (((ДВ Тт)ЕХ ОДНОфаЗНЫХ ПРЕ, - ь-: -: ..r-,.;:(.":,,:(:,,.:, ." .... в:к .,".Озбудитель 3 дпя

: .,;э,, .-,r .......-,,. т Г((ПОВЯТЕЛЬ ГарМОНИ"(е(:((их фу ;.т..;:;"(Г(:-,:,":, . .: . ) у-"ла поворота (- 1(РО((03 ЬЬ . ii,i:.:. :::. С,". ОРЯ„,ДЯТтМК СКОРОСТН

5 ".) р э) 0()я, " "::."",::":,:.".;;;, :.;..;:,. -:,":".:,:: !arср постоянного то15 КЯ" ггЭ((oj((. Г(рг, (... -г(, ". „ ..-,-;Э.;,, ::;Ия Г) CO ВХОдаМИ CHI ня3(Г)В .„::и-.: В.ч=: —.:.:. .... н (() пспгречной (т гг1! iiр(3(Г()ЗГЬ(Ч:((г:: i!:: :::; ((Г. гj : .. i Я Статора ПропорцнОня)1= го-мг Te(;j .,": : ...". 3 (гы 7 и 8 поперечнОй и прод(я-ьной с-:.. .:, э::. ", ся Taropa вычисли-""@ т;-.-,Г;- - =.-, -=. - .. Тася СИГНаЛОВ уираВЛЕННя

:. (.с. -".;::::: и TIpogoльной состав(("з ляюп(и)(.:"., (."3 т,,:::, рег, ятор скорости О; ограниЧИТЕЛЬ . 1 3)Ь.:, гзпв рсту(13)тор)(1(".Г.; фИЛЬтр 12 ЗадатЧИК и

13 интенсив(- .I: ."- ца . Ник (4 скорости (Jp poro)а.. (ТЯ "1И)СИ тг)КГ В:5 g ., 1, СтатОра: бЛОК 1б

;;"., : .:,3;.таЬЯ СИГНаЛОВ (1 И (, ) г(0" ОСЧНО(3 И ПрОДОЛЬНОИ СОСТЯВЛНЮЧ д

)10(х Тоха стзтора „;.:: .. ;.тор 17 возбуждения; блок ! 8 извлече)ля корня - ".",.—. :;:-.((=.Ого; блок 19 возведения В квадрат:, ())о"„:ьт::3 ., .,;.::: Пь 2О продольной составЛЯГОП(.-:. - .-:. Ir,,:..;.: "., СтатОРа; ДатЧИК тО:. . 2). -(; ро .Ора. д:Г(р)"(3:.: Вз(тель 22 поперечной

СОСТЯВЛЯЮП((ЕЙ ПГ3т:0 - (ЭСНЕП.ГгСНИЛ (1) 1, CrarOpa; бЛОФ КИ 23 уМНОже)(ВТ(, (;(ОНИ 2г!., 2 :;:ффсрЕНПИрОВаиия; свядрзтор 26; бл(хк 22 делен;.1 -.:.;с(иент "ИЛИ" 28;

: в(1И((е)1нь(й эл ij(icp" ; Вэ()зч((лз выходного сигнала ..О(. рГ:Гг..((3(;.Ср .,:.. .ь..: ВЕ.(:(-. -:Е ВХОДНОГО СИГНа1(ч, а з (aI Выходнозо (эигняла не зависит or знака входЯ ного.; блок ЗО де аз 11 Г)1 Вычислительного устройства 9: :".:- и:лио)(<ени,", 31 ..,(числительного устройства 9, бгг(-.г("э(г )гЧюн:« i; G г гзрг(ч КГЯГ гряТНОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬ" нтсо устройства 9. „6ëîê 33 возведения в квадрат вы:.1((т(«(«or(3 ус :;, Ойcraa 9:г инвертор 34 вычислитель,—.G)-G w Гтоойс) ВЯ -3

Элсктрог(ри Всц работает с()гэдующим образом. Сиг,-.ЯЛ ЗаДаНИЯ СКОР;: )ти 3() О В ВНДЕ Па)ТРЯжЕ)тЧЯ ИОСТОЯН:- ::, .G тока от задят яка скорг сти 14 (срез зздатчик ин "=" тенсивности 13 и фильт ...(r. 1(с,.-знает на вход регуляГора скорости 1О„где сравни ЯВТГя с сигналом обрати(И СВЯ.ЭИ СКОРОСТИ тЭ РРООтТООРРаЯ, ПОСТУПаЮЩИМ От таХОгенератора э. Для orpaíè÷åíèÿ величины выходного сигнала p=! уляторз 1О В e) G цепи Обратной связи используг

Г тся 0.-1 1(В(игятель 1 I. (.. 11гнял U . с выхода регулятора 1О поступает в

Вычислительное устройство 9, которое имеет два выхода. Иа первом выходе имеется сигнал 1 () Г(Г управ(- г) пения поперечной составлявлцей тока статора, H: вто52068:. качества регулирования, такие же, как и привод постоянного тока. Объясняется это тем, чтэ для каналов управления поперечной и продольной составляющей гока статора синхронный двигатель является объектом с постоянными параметрами и оказывается возможным выбор требуемых передаточных функций регуляторов в каналах управления.

На фиг. 2 раскрыто вычислительное устройство 9 и показаны дополнительные блоки и элементы, используемые в случае, когда регулирование скорости ведется щ с ослаблением поля синхронного двигателя. Одним входом вычислительного устройства 9 служит вход делимого блока 30, на которьй поступает сигнал U от

v регулятора скорости 10. Другим входом устройства

9 является вход делителя блока 30, на которьй посту- l6 г пает сигнал 9 требуемого потокосцепления. Выход блока 30 йодключен ко входам блоков умножения 31, выходы которых и являются выходами сигн "ов 1d и iqK вы "ельного устрой" а

Сигнал «с выхода одного блока умножения 31

26

ЧК через инвертор 34 с коэффициентом инвертирования, равным Х, поступает на один из входов другого блока умножения 31, и через блок 33 на вход блока 32, а на другой вход которого поступает сигнал Фц

Выход блока 32 соединен со вх«тдо : одного блока умножения 3!. Сигнал, форм«,"уется на выходе квадратора 26, на вход которого поступает сигнал с выхода блока деления 27. В этот блок на вход делимого поступает постоянньй сигнал «. т о, а на вход фф делителя через один вход элемента "ИЛИ" 28 поступает постоянный сигнал Ъ „(сигнал опорной скорости), а через другой вход элемента 28 и нелинейный элемент 29 поступает сигнал с выхода задатчика интенсивности 13. ЗЕ

Пока заданная скорость «Е не превышает опорной скорости Ио, в электроприводе поддерживается постоянное потоков««епление статора:

1 К

Б

49 о

При И!т! М заданное потокосцепление изменяо ется

Ч

g (и и в приводе поддерживается постоянная э.д. с. вращения.

В приводе с дополнительными элементами 2629 также, как и в приводе фиг. 1, обеспечивается @ пропорциональность момента двигателя сигналу регулятора скорости и сов«! =!

Постоянство коэффициента пропорциональности для момента двигателя обеспечивается за счет введения блока деления 30. При этом достигается максимальное быстродействие электропривода во всем диапазоне рабочих скоростей, Синхронный электропривод фиг. 1 и фиг. 2 по своим регулировочным свойствам эквивалентен элек- щ тр«приводу постоянного тока. Вместе с тем он свободен эт таких сугпественных нечостатков привода постоянного тока как ограниченность момента, ограниченность темпа нарастания тока, ограниченность диапазона регулируемых скоростей, которые обусловлены процессами коммутации в двигателе постоянного тока.

Электропривод по схемам фиг. 1 и фиг. 2 целесообразно применять с синхронными двигателями средней и большой мощности в тех случаях, где требуется высокая перегрузочная способность, например, в главных привода х прокатных станов, летучих и гильотинных нохп«э«пах в линейке манипуляторов, нажимных устройствах., моталках листопрокатных станов, а также ... т «.к случаях, когда требуемая мощность больше предельной мощности двигателей постоянного тока.

Форь; ::««изобретения

1..";лект «.э,:р«. вод с с««нхронным двигателем с многофазн«>й обм:; ткой H3I cT3Tope M однофаэной обмоткой на роторе для возбуждения по -rpogoaaHoQ оси, содержащий преобразователь для литания статорных обмоток двигате.:-я и подклычевньй к нему блок прямого преобразова -«««;я о в;;.одами сигналов управления поперечной и про! «ольной составляющих тока статора, формирователь гарм зянческих функций угла поворота продольной оси рот юа, подключенный к блоку прямого преобразования, возбудитель с регулятором возбуждения для питанля обмотки ротора, датчики токов статора, датчик тока ротора, соединенный с регулятором возбуждения„дат в«к скорости ротора, регулятор скорости, задатчик интенсивности и задатчик скорости, подключенньй через задатчик интенсивности к регуп««тору ..коросг,", о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улу ппения регулировочных характеристик и энергети «вских показателей, электропривод содержит блок обратного преобразования с выходами сигналов поперечной и продольной составляющих тока статора, два пропорционально-интегральных регулятора поперечной и продольной составляющих тока статора, блок извлечения корня квадратного, блок возведения в квадрат и вычислительное устройспю, вход которого подключен к регулятору скорости, а его выходы сигналов управления поперечной и продольной составляющих тока статора соединены с блоком прямого преобразования через соответствующие пропорционально-интегральные регуляторы, ко входам которых подсоединены соответствующие выходы блока обратного преобразования, входы которого подключены к датчикам тока статора и формирователю гармонических функций, при этом выход сигнала продольной составляющей тока статора блока обратного преобразования соединен также с регулятором возбуждения, один из входов кото52Q682 ; ., осг ля рого подключен к выходу сигнала управления поперечной составляющей тока статора вычислительного устройства через блоки извлечения корня квадратного,и возведении в квадрат, а другой вход подключен к выходу сигнала управления продольной составляющей тока статора вычислительного устройства, реализующего, например, следующие соотношения между сигналами на входе и выходах: где U - сигнал на входе вычислительного усгройства, 1 - сигнал управления поперечной составляющей тока статора на одном выходе вычислительного устройства, - сигнал управления продольной составляС ющей тока статора на другом выходе выислительного устройства, О., Ь - коэффициенты.

2. Электропривод по и. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических свойств

Йрызода- Оь | i3oc." l " A : « " . - ъ Г чо3iGM и лсперечнси coc7 >-3 t I„,:l ", !, - ч.о1Гп " я4* тара„выхо,;.,;: .;::; ог; к=. :со:-;::. :; ссср 1; —;:ен с соотторо r ч,p 1 пеов дт g"ИQ ig один t òò ",ь ц."ДД.;..-.. тл г,р-..; тi ." - -. ""("" -:-",:;,,",и оставя:д,е„. —|,i„.от, ;;;.,",:.-с;-,;,:-; —.;,—,; -; --,-,: эег .,,цен

° ьэ pj s i ." т -",в р."1-;.,--,-. t" -" ... - - . :,;,.- "" -- fp

35 скоро ж.

tg E H c я тCM %pe, .c i ;е) ь е ..;,o.:, :". " ::. а;: .::: .: перегрузовом -,г,р,3 ъ1юо(т7 —.г Г, т с.,-»;,;; .; ., g" . Гти

25 кзало: )яо((5 - .,.":-;: —;:-).,::! r,"» . "".,: i: .:;" .:.):. (: спи(3 о%Бн ход" е» е1:- " т Ф к:- - "т -р; - р с о

Составитель В. Иванов

Редактор В. Фельдман

ТехрецА. Демьянова Корректор Н. Ковалева

Заказ 3107а/233

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4

Тираж 882 Подписное

ЦИИМПИ Госуцарсгвснного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., д. 4/5