Электропривод переменного тока и его варианты

Патент 991570

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

993 570 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 100481 (21) 3275628/24-07 с присоединением заявки ¹(И)М Кл з

Н 02 Р 5/34

Н 02 P 7/42,Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет(33) УДК621. 316. .7-62з83 (088.8) Опубликовано 2 0183. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 23-01.83

В.Н. Бродовский, A.Ñ. Жилин и Е.С. И (72) Авторы изобретения (71) Заявитель.(54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЬРЕИЕННОГО ТОКА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в . управляемых электроприводах общепромышленного назначения, построенных на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, к которым предъявляются высокие требования по точности и качеству управления.

Известен электропривод переменного тока на базе асинхронного двига-. теля с короткозамкнутым ротором, содержащий блок задания тока, подключенный через управляемый источник тока к обмоткам статора асинхронного двигателя, а также формирователь опорных сигналов, выполненный в виде управляемого генератора колебаний, выходы которого подключены к входам для гармонических функций управляемого источника тока, а входы через сумматор частот - к выходам датчика скорости вращения и формирователя частоты токов ротора 111.

Точность формирования опорных сигналов в электроприводе, а следовательно точность управления момента на валу двигателя, определяется здесь выходными сигналами датчика скорости вращения и формирователя частоты токов ротора. В известном

-электроприводе предусмотрена,коррекция выходного сигнала формирователя частоты токов ротора по сигналу с датчика .момента, однако это не обеспечивает сохранения линейности изменения момента от сигнала задания при погрешностях, вносимых, датчиком ,скорости вращения.

10 Наиболее близким к изобретению техническим решением является электропривод переменного тока, содержащий блок задания с выходом задания модуля опорного параметра и выходом задания тока, подключенным через управляемый источник тока к асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором, формирователь опорных сигналов, вход которого связан с сум20 матором частот, подключенным к выходам датчика скорости вращения вала асинхронного двигателя и форми-, рователя частоты токов ротора, а выход подключен к входам для гармонических функций управляемого источ25 ника тока, датчик опорного пар .е ра с выходом модуля опорного параметра, связанным через дискриминатор модуля с входом формирователя опорных сиг" налов, при этом другой вход дискриминатора модуля соединен с выходом

991570 модуля опорного параметра блока задания p2 ).

В указанном известном электроприводе осуществляется коррекция частоты опорных сигналов с учетом погрешностей, вносимых датчиком ско- 5 рости вращения и формирователем частоты токов, ротора, по результатам сравнения заданной и измеренной амплитуд потока асинхронного двигателя. !О

Анализ работы электропривода, например. в режимах со скоростями вращения, близкими к нулю, показывает, что сигнал коррекции в этом случае определяется не только погрешностями формирователя частоты токов ротора, но и величиной частоты токов ротора (требуемым моментом на валу).

Это означает, что в случае изменения сигнала задания тока и частоты токов ротора (момента на валу), а также при ударном изменении момента нагрузки, сигнал коррекции должен формироваться с таким же быстродействием, с каким формируется момент.

В электроприводах с регулированием тока статора и частоты токов ротора формирование момента на валу происходит практически без запаздываний и, следовательно, беэ запазды- - Е ваний должен формироваться сигнал коррекции.

С другой стороны получение сигнала коррекции без пульсаций возмож- 35 но только при наличии фильтра с достаточно большой постоянной времени.

Сигнал коррекции не должен содержать пульсаций потому, что он воздействует на вход быстродействующего 40 (широкополосного) формирователя опорных сигналов. При наличии даже небольшого уровня пульсаций в сигнале коррекции происходят фазовые искажения опорных сигналов и наруша- 45 ется линейная зависимость момента от сигнала задания. Пульсации в сигнале коррекции имеют место потому, что модуль потока в датчике опорного параметра формируется путем выпрямления на частоте вращения.

Таким образом, коррекция частоты опорных сигналов (частоты токов статора) в известном электроприводе осуществляется при противоречивых требованиях: с одной стороны без 55 запаздываний с целью отработки быстроменяющихся моментов на валу, с другой стороны вЂ” с фильтрацией сигнала на выходе дискриминатора амплитуды. На практике возможно только 60 компромиссное решение, которое не обеспечивает желаемой коррекции опорных сигналов в переходных режимах, а следовательно, и точности управления момента на валу, что яв- 5 ляется недостатком известного электропривода.

Целью изобретения является повышение точности управления электропривода за счет коррекции выхода формирователя опорных сигналов при сохранении линейной зависимости момента на валу асинхронного двигателя от сигнала задания.

Укаэанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока по первому варианту введены блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход вЂ” к выходу сумматора частот, а второй вход связан с выходом дискриминатора амплитуды.

В электропривод по второму варианту введены дискриминатор фазы и блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход вЂ” к выходу сум матора частот, а второй вход через дискриминатор фазы связан с выходом фазы датчика опорного параметра, при этом другой вход дискриминатора фазы соединен с выходом формирователя опорных сигналов.

В электропривод по третьему варианту введены дискриминатор фазы, блок обратного преобразования координат и блок умножения, выход которого подключен ко входу формирователя опорных сигналов, первый входк выходу сумматора частот, а второй вход через дискриминатор фазы и блок обратноГо преобразования координат связан с выходом датчиков фазных токов асинхронного двигателя, при этом входы для гармонических функций блока обратного преобразования координат подключены к выходу фазы датчика опорного параметра, а другой вход дискриминатора фазы соединен с выходом задания тока блока задания.

На фиг. 1-3 представлены варианты выполнения электропривода переменного тока.

Согласно первому варианту (фиг. 1) электропривод переменного тока содержит асинхронный двигатель 1 с короткозамкнутым ротором, подключен-, ный к выходу блока 2 задания через управляемый источник 3 тока, составленный из блока 4 прямого преобразования координат и преобразователя 5 напряжения, охваченного жесткой отрицательной обратной связью по току.

Ко входам для гармонических функций управляемого источника 3 тока (блока 4 прямого преобразования координат) подключены выходы формирователя 6 опорных сигналов, выполненного а виде управляемого генератора колебаний. Вход формирователя 6

991570 опорных сигналов через блок 7 умно- жения соединен с выходом сумматора

8 частот, подключенного к выходам датчика 9 скорости вращения вала асинхронного двигателя и формирователя 10 частоты токов ротора. Электг тропривод содержит также датчик 11 опорного параметра и фильтр 12, выход которого подключен к другому входу блока 7 умножения, а входвЂ” к выходу дискриминатора 13 модуля опорного параметра. Входы дискриминатора 13 соединены с .выходом модуля датчика 11 опорного параметра и выходом задания модуля блока 2 задания, 15

Согласно второму варианту (фиг. 2) электропривод переменного тока дополнительно содержит дискриминатор 14 фазы опорного параметра, один из входов которого..соединен с выходом 20 фазы датчика 11 опорного параметра, другой из входов вЂ” с выходом форми-. рователя б опорных сигналов, а выход вЂ” с входом фильтра 12.

Согласно третьему варианту (фиг. 3) 25 электропривод переменного тока дополнительно содержит блок 15 обратного преобразования координат -и дискриминатор 1б. фазы, один из входов которого соединен через блок 15 обратного преобразования координат к выходам датчиков 17 фазных токов, другой из входов вЂ” c выходом задания тока блока 2 задания, а выходвЂ” с входом фильтра 12.

По первому „варианту (фиг. 1) электропривод переменного тока, реа.-. лизующий частотно-токовое управление, работает следующим образом.

Питание асинхронного двигателя 1 осуществляется от управляемого источника 3 тока, составленного из блока

4 прямого преобразования координат .45 и преобразователя 5 напряжение, охваченного жесткой отрицательной обратной связью по току. На .входы блока

4 поступают сигналы U, () с выходов блока 2 задания в виде сигналов постоянного тока, определякицие реактивную и активную составляющие тока статора машины соответственно в выбранных ортогонально расположенных осях, связанных с осью опорного параметра. Координатные преобразования сигналов задания в блоке 4 осуществляются.с помощью опорных сигналов (гармонических функций). поступающих с выходов формирователя б опорных сигналов и выполненного в

1 виде управляемого генератора колебаний. Управляющий сигнал для генератора, поступающий с выхода сумматора 8, содержит погрешности, определяемые работой датчика 9 скорости 6$ и формирователя 10 частоты токов ротора и влияющие на .точность опорных сигналов на выходе формирователя б.

С целью компенсации указанных погрешностей к выходу сумматора 8 частот подключен блок 7 умножения, на второй вход Которого поступает сигнал дК коррекции, полученный в дискриминаторе 13 модуля потока по результатам сравнения заданного блоком 2 задания и измеренного +ll датчиком 11 модулей потока. В блоке

7 умножения выполняется

I . ((К,) (K)ulggg=K lg р где Ю„ <

К, К вЂ” статические коэффициенты передачи датчика

9 и формирователя 10;

АК„, ЬК < вЂ” погрешности коэффициентов передачи.

Рассматривая режим работы у=0 из (1) получаем ьК= вЂ” (М я. 1 т. е. сигнал ЬК коррекции определяется только погрешностям формирователя 10 частоты токов ротора и никак не связан с величиной (Cr .(моментом на валу).

Следовательно, в электроприводе (фиг. 1) нет требований об изменении сигнала коррекции с большим быстродействием, определяемым изменением частоты (5z. При этом сигнал коррекции может быть пропущен через фильтр

12 с такой постоянной времени, которая обеспечивает требуемое подавле ление пульсаций. Постоянная времени фильтра 12 не оказывает влияния на отработку электроприводом быстроменяющихся моментов на валу, а формирование сигнала коррекции без пульсаций повышает точность опорных сигналов на выходе формирователя б.

Коррекция частоты (фазы) опорных сигналов производится здесь за счет изменения крутизны управляющего сигнала на входе формирователя б опорных сигналов (генератора колебаний).

Работа электропривода по второму варианту (фиг. 2) аналогична первому с той лишь разницей, что сигнал

b К коррекции для управляющего сиг-.. нала генератора б формируется в дискриминаторе 14 фаз по результатам сравнения фазы опорного сигнала на выходе генератора б и измеренной фазы и опорного параметра на выходе датчика 11.. Здесь также может быть установлен фильтр 12 для подавления

t пульсаций в сигнале коррекции, не

991570 ренным с той лишь разницей, что сигнал коррекции для управляющего сигна- 5 ла генератора 6 формируется в дискри.минаторе 16 фаэ по результатам срав» . нения фазы задаваемого тока, составляющие которого определяются сигналами задания на выходе 2, и фазы 10 измеренного тока, формируемой на выходе блока 15 обратного преобразования координат и определяемой сигналами Ор, Q, соответствующими иэ-! меренным состСавляющим тока. Опорные f5 сигналы для блока 15 обратного преобразования поступают при этом с выхода фазы датчика 11 опорного параметра. Здесь также может быть установлен фильтр 12 для подавления пуль- 0 саций в сигнале коррекции, 25

3. Электропривод переменного тока, содержащий блок задания с выходом задания тока, подключенным че-. рез управляемый источник тока к асинхронному двигателю с короткоэамкнутым ротором, формирователь опорных сигналов, вход которого свя-. зан с сумматором частот, подключенным к выходам датчика скорости вращения вала асинхронного двигателя и формирователя частоты токов ротора, а выход подключен к входам для гармонических фуйкций управляемого источника тока, датчик опорного параметра с выходом фазы опорного параметра, связанным с входом формирователя опорных сигналов, а также датчики фазных токов асинхронного двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления, введены дискриминатор фазы, блок обратного преобразования координат и блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход - к выходу сумматора частот, а второй вход через дискриминатор фазы и,блок обратного преобразования координат связан с выходами датчиков

Влияющий на быстродействие электропривода.

Работа электропривода по третьему варианту (фиг. 3) аналогична рассмотТаким образом, в предлагаемом электроприводе переменного тока решается задача повышения точности управления момента на валу асинхронного двигателя эа счет коррекции частоты (фазы) опорных сигналов пу тем изменения крутизны управляющего сигнала на входе формирователя опорных сигналов (управляемого генератора колебаний). При этом допускается установка фильтра с требуемой постоянной времени для подавления пульсаций в сигнале коррекции. В электроприводе обеспечивается высокое быстродействие в переходных динамических .режимах и высокая точность управле-. йия при сохранении линейной зависимости момента на валу асинхронного двигателя от сигнала задания при погрешностях, вносимых формирователем частоты токов ротора.

Формула изобретения

1. Электропривод переменного.тока, содержащий блок задания с выхо; дом задания модуля опорного параметра и выходом задания тока, подключенным через управляемый источник тока к асинхронному двигателю с ко- . роткоэамкиут ым ротором, формирователь опорных сигналов, вход которого связан с суьаюатором частот, подключенным к выходам датчика скорости вращения вала асинхронного двигателя и формирователя частоты. токов ротора, а выход подключен к входам для гармонических функций управляемого источника тока, датчик опорного параметра с выходом модуля опорного параметра, связанным через дискриминатор модуля с входом формирователя опорных сигналов, при этом другой вход дискриминатора модуля соединен с выходом модуля опорного параметра блока задания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности управления, введен блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход вЂ” к выходу сумматору частот, а второй вход связан с выходом дискриминатора модуля.

2. Электропривод переменного тока, содержащий блок задания с выходом задания тока, подключенным через управляемый источник тока к асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором, формирователь опорных сигналов, вход которого связан с сумматором частот, подключенным к выходам датчика скорости вращения вала асинхронного двигателя и формирователя частоты токов ротора, а выход подключен к входам для гармонических функций управляемого источника тока, датчик опорного параметра вЂ” с выходом фазы опорного параметра, связанным с входом формирователя опорных сигналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности управления, введены дискриминатор фазы и блок умножения, выход которого подключен к входу формирователя опорных сигналов, первый вход вЂ” к выходу сумматора частот, а второй вход через дискриминатор фазы связан с выходом фазы датчика опорного параметра, при этом другой вход дискриминатора фазы соединен с выходом формирователя опорных сигналов.

991570

10 фазных токов асинхронного двигателя, при этом входы для гармонических функций блока обратного .преобразования координат подключены к выходу фазы датчика опорного параметра, а другой вход дискриминатора фазы соединен с выходом задания тока. блока задания.

ВНИИПИ Заказ 160/74

Тираж 685 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР е 656175, кл. H 02 P 5/34, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3263984/24-07, 1981 .