Устройство для компенсации эдс в синхронном частотно- управляемом электроприводе

Устройство для компенсации эдс в синхронном частотно- управляемом электроприводе

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

г: ю но

И 3 О Б Р Е Т Е Н И Я j y, СНАЯ Ф488976

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 12.06.74 (21) 2032525/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.-

Н 02Р 5/40 (43) Опубликовано 30.09.79. Бюллетень № 36 (45) Дата опубликования описания 30.09.79 (53) УДК 621.316.717 (088.8) по делам изобретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

М. Н. Сегаль, В. Г. Супонова и В. Ф. Егоркин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ЭДС

В СИНХРОННОМ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОМ

ЭЛ ЕКТРО П Р И ВОДЕ

ГосУАаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе частотного управления синхронного электропривода.

Известно, что внутренние перекрестные обратные связи по ЭДС вращения оказывают существенные влияния на динамику системы регулирования электропривода. Это влияние тем сильнее, чем выше скорость двигателя. !О

Для обеспечения работоспособности привода и высокого качества регулирования необходимы специальные меры для подавления влияния ЭДС вращения на динамику системые регулирования скорости .(1).

Для исключения влияния ЭДС вращения синхронного двигателя на динамику системы регулирования скорости необходима компенсация ЭДС.

Известно устройство для компенсации

ЭДС в электроприводе с машиной двойного питания, содержащее преобразователь координат, преобразующий трехфазный ток ротора в двухфазный трехфазный в 90 эл. град, и отнесенный к полю статора, преобразователь координат, преобразующий трехфазный ток статора в двухфазный ток статора; суммирующее устройство и умножители. Первый преобразователь координат соединяется с выходами датчиков тока, ус- 30 тановленных в трех фазах ротора. Второй преобразователь координат связан с датчиками тока, установленными в трех фазах статора. Выходы обоих координатных преобразователей соединены со входами суммирующего устройства, при этом входы суммирующего устройства подключены к множительным устройствам (2).

Применение этого устройства для синхронного электропривода с регуляторами фазных токов нецелесообразно, так как ротор синхронного двигателя питается постоянным током и преобразователь его к координатам статора примененным в данном устройстве координатным преобразователем нельзя. Выходы множительных устройств имеют двухфазное исполнение и их сигналы не могут суммироваться непосредственно с сигналами регуляторов тока на входе тиристорного преобразователя частоты, так как выходы регуляторов тока имеют трехфазное исполнение.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для компенсации ЭДС в синхронном частотноуправляемом электроприводе с регуляторами тока по продольной и поперечным осям (3). В данном устройстве формируется сигнал, соответствующий ЭДС вращения, который затем может быть подан в

688976

3! схему управления преобразователем частоты. Однако применение этого компенсатора в регуляторе с регулированием по полному току требует подачи на вход узла компенсации токов статора, преобразованных к осям d u q.

Регулятор с регулированием полного тока такого преобразования не имеет. Кроме того, выход компенсатора имеет напряжение в осях d и q, а для регулятора по полному току требуется сигнал, компенсирующии ЭДС двигателя в трехфазных величинах.

Поэтому для регуляторов с регулированием полного тока необходима разработка принципиально нового компенсатора ЭДС вращения, обеспечивающего нормальную работу электропривода и высокое качество регулирования.

Целью изобретения является повышение качества регулирования скорости при регулировании полного тока статора в синхронном частотно-управляемом электроприводе.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройств введен блок обратного преобразования координат с однофазным входом, соединенным с блоком суммирования, и входами для гармонических функций, соединенными с датчиком положения, при этом датчики токов статора соединены непосредственно с соответствующими входами блока суммирования, а блок поворота векторов — с соответствующим входом управления преобразователя частоты.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для компенсации ЭДС; на фиг.

2 — принципиальная схема устройства; на фиг, З,а — векторная диаграмма перехода из осей ди о косям аи Р; на фиг.З,б— векторная диаграмма вычисления е, по известным е и е», на фиг. 4,а — векторная диаграмма синхронного двигателя; на фиг.

4,б — векторная диаграмма, поясняющая работу узла поворота векторов на

90 эл. град.

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 — преобразователь координат;

2 — суммирующее устройство; 3 — определитель величины амплитуды; 4 — узел поворота векторов; 5 — 5З вЂ” суммирующие устройства; 6 — тиристорный преобразователь частоты; 7 — датчик тока в цепи возбуждения двигателя; 8 — 8> — датчики тока в статорной цепи; 9 — синхронный двигатель; 10 — тиристорный возбудитель;

11 — датчик положения; 12 — тахогенератор; 13> — 134 — множительные устройства;

14 — 147 — операционные усилители; cos а, з1п а — угловые положения ротора относительно статора синхронного двигателя;

if — ток возбуждения синхронного двигателя; i„, 4,— ток статора фазы А и фазы В; ф, ф» — суммарный поток фазы А и В; e„e», е, —; совпадающая по напряжению с суммарным потоком; е „, е », 5 0

4 е,, — векторная величина компенсирующей

ЭДС; а и Р— две взаимно перпендикулярные оси координат, причем ось а совпадает по напряжению с фазой А; а — угол между осью а и осью d; d, д — две перпендикулярные оси, причем ось d совпадает с продольной осью ротора; Е„ — ЭДС холостого хода синхронного двигателя; х,ь х — индуктивные сопротивления по продольной и.поперечной осям; ф; — потокосцепленпе обмотки возбуждения; ф, — потокосцепление статора; ф — суммарное потокосцепление; а —; 1д, 1 — продольная и поперечная составляющие тока статора; 1 — ток якоря двигателя; U— приложенное напряжение; е„- — ЭДС компенсации.

Устройство для компенсации ЭДС состоит из суммирующего устройства 2, которое одновременно является и координатным преобразователем, преобразующим сигналы с датчиков тока статора 8> — 8> в потоки статора, узла координатного преобразователя 1, определителя величины амплитуды 3, узла поворота векторов 4, сигналы с которого поступают на суммирующий вход тиристорного преобразователя частоты.

Определение тока возбуждения осуществляется датчиком 7 скорости (тахогенератором), положение ротора — датчиком положения.

Датчики тока, положения и скорости установлены не специально для устройства компенсации ЭДС, а являются необходимыми элементами регулятора полного тока.

Узел координатного преобразователя выполнен на двух множительных устройствах.

На вход его подается ток с датчика тока возбуждения 7 косинус и синус угла между статорным и роторным потоками синхронного двигателя. На выходе получаем ток возбуждения, приведенный к трехфазной системе статора.

Поток возбуждения пропорционален току возбуждения. Множители 13> и 13р (фиг.2) производят приведение осей координат d u

q, связанных с ротором, к координатам осей статора а и р по следующим формулам: „= ф соза;

y — ф1 sin .

Усилитель 14> осуществляет дальнейший переход к трехфазным осям по следующим зависимостям:

Поток фазы С этим узлом не формируется, так как дальнейшие преобразования осуществляются только с использованием фаз

АпВ.

Преобразование токов статора в потоки статора и сложение потоков статора и ро688976 тора осущсствляется сумх!ирующим ус!ройством 2.

Эти опера ции осуществляются ус и, итс, ими 14, и 14 (см. фиг. 2) в соответствии со следующими зависимостями:

:)

v„=i х+ ф„; ,t 1,! . ь — 4s+ + ь/ где Les Lbs — токи фаз статора; х — индуктивное сопротивление фазы статора; ф,у, ф у — поток возбуждения, приведенный к статору (фазы А и В соответственно) .

Определитель величины амплитуды 3 производит операцию умножения потока зазора и скорости вращения е (а,b) =ф(а,Ь)о, т. е. определение величины ЭДС фаз Л и В.

ЭДС фазы С определяется усилителем 14 этого узла в соответствии с диаграммой на фпг. 3,6 по формуле е„.=е,+ел, где e„, е!„

e„— фазные ЭДС.

Узел поворота вектора осуществляет поворот трех пропорциональных ЭДС вращения на 90 эл. град. в соответствии с диаграммой на фиг. 4,б по следующим зависимостям:

2 1

1 2 1:3 е,+, е,; е,=

1 2

eb+ = e„

1 3 1 3 е =

2 1

e, = . е„+ . e„„

1 3 ) 3 35 где е „е b, е,— векторы, повернутыс иа

90 эл. град. относительно е„е, е,, Устройство работает в соответствии с векторной диаграммой синхронного двигателя (см. фиг. 4,а). Диаграмма выполнена 4О для амплитудных значений фазы А. Напряжение возбуждения приводится к трехфазной системе статора.

Датчиком тока 7 замеряется величина тока возбуждения, которая подается на 46 преобразователь координат, куда поступает сигнал с датчика положения, пропорциональный углу а между потоком статора п ротора.

При этом преобразователь координат величину потока возбуждения приводит к трехфазной системе статора.

Датчиками тока 8! — 8> замеряется ток статора. Сигналы с датчиков тока статора и сигналы, пропорциональные потокам рото- - > ра, поступают на суммирующее устройство, вычисляющее поток в зазоре ф.

l3 соогвстствии с диаграммой поток в зазоре, умноженный иа скорость вращения (0 и повернутый в сторону опережения на

90 эл. град., представляет собой ЭДС вращения jism. Напряжение компенсации должно быть в противофазе с ЭДС вращения.

Это осуществляется следующим образом.

Полученный суммарный поток зазора с выхода суммирующего устройства поступает на вход определителя величины амплитуды 3, сюда же поступает сигнал, пропорциональный скорости двигателя. Выходная величина пропорциональна ЭДС двигателя.

Поворот на 90 эл. град. в сторону отставания осуществляется узлом поворота векторов. Суммирующие устройства 5,— 5, складывают векторы управляющего сигнала с векторами компенсирующей ЭДС пофазно.

Введение блока обратного преобразования координат в устройство компенсации позволяет значительно уменьшить ошибку по скорости и повысить устойчивость системы регулироватшя в целом.

Формула изобретения

Устройство для компенсации ЭДС в синхронном частотно-управляемом элсктроприводе, содержащее трехфазный тиристориый преобразователь частоты с входами управления по каждои фазе, датчики то! ов стятора п ротора, датчики положения и скорости, блок суммирования, связанный через один из входов блока умножения с блоком поворота векторов, при этом другой вход блока умножения соединен с датчиком скорости, отличающееся тем, что, с целью повышения качества регулирования скорости, в него введен блок обратного преобразования координат с однофазным входом, соединенным с блоком суммирования, и входами для гармонических функций, соедпненнымп с датчиком положения, при этом датчики токов статора соединены непосредственно с соответствующими входами блока суммирования, а блок поворота векторов — с соответствующим входом управления преобразователя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вейнгер А. и др. Влияние ЭДС вращения на динамику системы регулирования скорости синхронного двигателя. — «Электромеханика», 1972, № 10.

2. Авторское свидетельство СССР № 490247, кл. Н 02Р 5/34. 1972.

3. Авторское свидетельство СССР № 520682, кл. Н 02Р 5/40, 1970.