CS218935B1

CS218935B1 - Controlled drive wiring with asynchronous motor and inverter

Info

Publication number: CS218935B1
Application number: CS856480A
Authority: CS
Inventors: Petr Hainz
Original assignee: Petr Hainz
Priority date: 1980-12-05
Filing date: 1980-12-05
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Zapojení regulovaného pohonu asynchronního motoru a střídačem, použitelná například pro regulaci pohonu s asynchronním motorem a šířkově modulovaným střídaném nebo cyklotronem. Účelem vynálezu je odstranění a náhrada snímače otáček, tachogenerátoru, například ve složitých prostředích a komplikovaných zapojeních. Frekvence střídače je ovládána regulátorem skluzové frekvence, jeho žádaná hodnota je výstupní signál regulátoru momentu pohonu. Skutečná velikost skluzové frekvence je vypočítána druhým nelineárním obvodem z podílu statorového proudu a toku motoru, získaného ve vyhodnocovacím obvodu proudového čidla a čidla momentu a magnetického toku motoru. Proudová smyčka střídače s regulátorem je ovládána výstupem nelineárního sčítacího obvodu, žádaná hodnota činného proudu je v prvním nelineárním obvodu vypočtena z hodnot toku a momentu motoru.Connection of a regulated drive of an asynchronous motor and an inverter, usable for example for control of a drive with an asynchronous motor and a width modulated alternating current or a cyclotron. The purpose of the invention is to remove and replace the speed sensor, tachogenerator, for example in complex environments and complicated connections. The frequency of the inverter is controlled by a slip frequency controller, its setpoint is the output signal of the drive torque controller. The actual size of the slip frequency is calculated by the second nonlinear circuit from the ratio of the stator current and the motor flux, obtained in the evaluation circuit of the current sensor and the torque sensor and the magnetic flux of the motor. The current loop of the inverter with the controller is controlled by the output of the nonlinear summing circuit, the setpoint value of the active current is calculated in the first nonlinear circuit from the values of the motor flux and torque.

Description

Vynález se týká zapojení regulovaného pohonu s asynchronním motorem a střídačem, sestávajícího^ iz regulátorů, nelineárních dvouparametrových obvodů, počítacího obvodu, čidla absolutní hodnoty statorového proudu, čidla momentu a magnetického toku asynchronního' motoru, střídače s řídicími obvody, asynchronního motoru, nelineárního sčítacího obvodu a vyhodnocovacího obvodu proudového čidla.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to an asynchronous motor and an inverter controlled drive system comprising controllers, non-linear two-parameter circuits, a counting circuit, a stator current absolute value sensor, an asynchronous motor torque and magnetic flux sensor. and the current sensor evaluation circuit.

V současné době existuje velké množství různých druhů zapojení regulovaného pohonu s asynchronním motorem a střídačem. Velká část těchto zapojení potřebuje snímač otáček, například tachogenerátor, který nelze v mnohých případech použít, například ve složitých prostředcích, v jiných případech jsou zapojení příliš složitá.At present, there are a large number of different types of wiring of a controlled drive with an asynchronous motor and an inverter. Many of these connections need a speed sensor, such as a tachogenerator, which in many cases cannot be used, for example in complex environments, in other cases the connections are too complex.

Výše uvedené nedostatky jsou sníženy zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na vstup pro řízení frekvence střídače je připojen výstup regulátoru skluzové frekvence, na jehož vstupní třetí sčítací bod je připojen výstup regulátoru momentu. Na jeho vstupní první sčítací bod je připojen vstup žádaného momentu pohonu, který je rovněž připojen na první vstup prvního nelineárního obvodu, vstup pro řízení amplitudy střídače je připojen na výstup regulátoru proudu. Na jeho čtvrtý sčítací bod je připojen výstup nelineárního· sčítacího obvodu, na jehož první vstup je připojen výstup prvního nelineárního obvodu a první vstup počítacího obvodu. Druhý vstup nelineárního sčítacího obvodu je připojen na druhý vstup počítacího obvodu a na výstup regulátoru magnetického toku. Na jeho vstupní druhý sčítací bod je připojen vstup žádaného toku motoru, který je rovněž připojen na druhý vstup prvního nelineárního obvodu. Výstup střídače je připojen přes čidlo proudu na vstupní svorky asynchronního motoru, na které je rovněž připojen napěťový g vstup čidla momentu a magnetického toku motoru, na jehož proudový vstup je připojen vstup vyhodnocovacího obvodu proudového čidla. Jeho výstup je připoijen na odčítací vstup čtvrtého sčítacího bodu regulátoru proudu a na první vstup druhého nelineárního obvodu, jehož výstup je připojen na odčítací vstup třetího sčítacího bodu regulátoru skluzové frekvence. Na druhý vstup druhého nelineárního obvodu je připojen výstup magnetického toku čidla magnetického toku a momentu motoru spolu s odčítacím vstupem druhého sčítacího bodu regulátoru magnetického toku. Momentový výstup čidla momentu a magnetického toku motoru je připojen, na odčítací vstup prvního sčítacího bodu regulátoru momentu pohonu, výstup počítacího obvodu je připojen na vstup pro řízení fázového úhlu střídače.The aforementioned drawbacks are reduced by the circuit according to the invention, which is based on the sliding frequency controller output being connected to the input for controlling the frequency of the inverter, and the output of the torque controller connected to the third input point. Its input first addition point is connected to the setpoint torque input of the drive, which is also connected to the first input of the first non-linear circuit, the input for controlling the amplitude of the inverter is connected to the output of the current regulator. Its fourth addition point is connected to the output of a non-linear addition circuit, the first input of which is connected to the output of the first non-linear circuit and the first input of the counting circuit. The second input of the non-linear counting circuit is connected to the second input of the counting circuit and to the output of the magnetic flux regulator. Its input second addition point is connected to the desired motor flow input, which is also connected to the second input of the first non-linear circuit. The output of the inverter is connected via the current sensor to the input terminals of the asynchronous motor, to which the voltage g input of the torque sensor and the motor magnetic flux is also connected, to whose current input the current sensor evaluation circuit input is connected. Its output is connected to the subtraction input of the fourth addition point of the current regulator and to the first input of the second non-linear circuit whose output is connected to the subtraction input of the third addition point of the slip frequency controller. At the second input of the second non-linear circuit is connected the magnetic flux output of the magnetic flux sensor and the motor torque together with the subtraction input of the second addition point of the magnetic flux regulator. The torque output of the torque sensor and the motor's magnetic flux is connected, to the subtraction input of the first addition point of the drive torque controller, the output of the counting circuit is connected to the input for controlling the phase angle of the inverter.

Na výkrese je uveden příklad konkrétního zapojení podle vynálezu, kde na vstup pro řízení frekvence fst střídače S je připojen výstup regulátoru skluzové frekvenceThe drawing shows an example of a particular circuit according to the invention, where the slip frequency controller output is connected to the frequency input fst of the inverter S.

RFsk, na jeho vstupní třetí sčítací bod A3 je připojen výstup regulátoru momentu RM. Na jeho vstupní první sčítací bod Al je připojen vstup žádaného momentu pohonu M, který je rovněž připojen na první vstup prvního nelineárního obvodu NI, vstup pro řízení amplitudy a střídače S je připojen na výstup regulátoru proudu RJ. Na jeho čtvrtý sčítací hod A4 je připojen výstup nelineárního sčítacího obvodu P, na jehož první vstup je připojen výstup prvního nelineárního obvodu NI a první vstup počítacího obvodu Nga, druhý vstup nelineárního sčítacího obvodu P je připojen na druhý vstup počítacího obvodu N$o a na výstup regulátoru magnetického toku Rtř. Na jeho vstupní druhý sčítací bod A2 je připojen vstup žádaného toku motoru Φ, který je rovněž připojen na druhý vstup prvního nelineárního obvodu NI. Výstup střídače S je připojen přes čidlo proudu I na vstupní svorky asynchronního motoru AM, na které je rovněž připojen napěťový vstup Ust čidla momentu a magnetického toku motoru PM, na jehož proudový vstup Jst je připojen vstup vyhodnocovacího obvodu proudového čidla PI, jehož výstup je připojen na odčítací vstup čtvrtého sčítacího bodu A4 regulátoru Rl a na první vstup druhého nelineárního obvodu N2. Jeho výstup je připojen na odčítací vstup třetího sčítacího bodu A3 regulátoru skluzové frekvence RFsk. Na druhý vstup druhého nelineárního obvodu N2 je připojen výstup magnetického toku Φί čidla magnetického toku a momentu motoru PM spolu s odčítacím vstupem druhého sčítacího bodu A2 regulátoru magnetického toku ΗΦ. Momentový výstup Mi čidla momentu a magnetického toku motoru PM je připojen na odčítací vstup prvního sčítacího bodu Al regulátoru momentu pohonu RM, výstup počítacího obvodu Νφ je připojen na vstup pro řízení fázového úhlu φ střídače S.RFsk, the output of the torque controller RM is connected to its input third addition point A3. Its input first addition point A1 is connected to the setpoint torque input M of the drive, which is also connected to the first input of the first non-linear circuit NI, the input for amplitude control and the inverter S is connected to the output of the current regulator RJ. Its fourth addition clock A4 is connected to the output of the nonlinear addition circuit P, the first input of which is connected to the output of the first nonlinear circuit NI and the first input of the counting circuit Nga. magnetic flux regulator Rtř. Its input second addition point A2 is connected to the input of the desired motor flow Φ, which is also connected to the second input of the first non-linear circuit NI. The output of the inverter S is connected via the current sensor I to the input terminals of the asynchronous motor AM, to which the voltage input Ust of the torque and magnetic flux motor PM is also connected, to which current input Jst is connected. to the subtraction input of the fourth addition point A4 of the controller R1 and to the first input of the second non-linear circuit N2. Its output is connected to the subtraction input of the third addition point A3 of the slip frequency controller RFsk. At the second input of the second non-linear circuit N2 is connected the magnetic flux output Φί of the magnetic flux sensor and the motor torque PM together with the subtraction input of the second addition point A2 of the magnetic flux regulator ΗΦ. The torque output Mi of the motor torque and magnetic flux sensor PM is connected to the input input of the first addition point Al of the drive torque controller RM, the output of the counting circuit Νφ is connected to the input for controlling the phase angle φ of the inverter S.

V dalších variantách použití zapojení podle vynálezu lze vynechat počítací obvod Νφ, eventuálně pozměnit tak, že výstup počítacího obvodu Νφ je numerický a vstup pro řízení fázového úhlu φ střídače S rovněž.In other variations of use of the circuit according to the invention, the counting circuit Νφ can be omitted, possibly altered so that the output of the counting circuit Νφ is numerical and the input for controlling the phase angle φ of the inverter S is also.

Obdobně výstup regulátoru proudu RJ, popřípadě regulátoru skluzové frekvence RFsk mohou být numerické.Similarly, the output of the current regulator RJ or the slip frequency controller RFsk may be numerical.

V případě nutnosti použití otáčkového regulátoru je jeho výstup připojen na vstup žádaného momentu pohonu M, na první sčítací vstup otáčkového regulátoru je připojena svorka žádané hodnoty otáček a na odčítací vstup je připojen výstup tachogenerátoru.If a speed controller is required, its output is connected to the drive torque input M, the speed reference setpoint terminal is connected to the first summation input of the speed controller and the tachogenerator output is connected to the reading input.

Frekvence střídače S je ovládána regulátorem skluzové frekvence RFsk, který má jeho žádanou hodnotu, výstupní signál regulátoru momentu pohonu RM. Skutečná velikost skluzové frekvence fski je vypočítávána druhým nelineárním obvodem N2 z podílu statorového proudu a toku motoru, které jsou získávány ve vyhodnocovacím obvodu proudového čidla PI a v čidle momentu a magnetického toku motoru PM. Proudová smyčka střídače S s regulátorem proudu RJ je pak ovládána výstupem nelineárního sčítacího obvodu Pi, který v daném případě může mít například průběh daný funkcí y_a5 _B The frequency of the inverter S is controlled by the slip frequency controller RFsk, which has its setpoint, the output signal of the torque controller RM. The actual magnitude of the slip frequency fski is calculated by the second non-linear circuit N2 from the ratio of the stator current and the motor flux, which are obtained in the evaluation circuit of the current sensor PI and in the torque and magnetic flux sensor PM. The current loop of the inverter S with the current regulator RJ is then controlled by the output of a non-linear addition circuit Pi, which in the present case may, for example, have a waveform determined by function y _and 5 _B

V tomto obvodě je z žádané hodnoty magnetrzačního a akčního proudu motoru vypočítána žádaná hodnota absolutní velikosti proudu. Počítací obvod Np provádí výpočet fázového úhlu motoru, který je v některých způsobech řízení střídače S nutný jako pomocná veličina. Žádaná hodnota činného proudu je v prvním nelineárním obvodu NI vypočtena z žádaných hodnot toku motoru a momentu motoru. Moment motoru je regulován regulátorem momentu pohonu RM, tok je pak regulován regulátorem magnetického toku R$. Ostatní varianty zapojení, jak je uvedeno v předcházející části, pracují obdobně.In this circuit, the absolute magnitude of the current is calculated from the setpoint value of the motor's magnitude and action current. The counting circuit Np calculates the phase angle of the motor, which in some ways of controlling the inverter S is necessary as an auxiliary variable. The active current setpoint in the first non-linear circuit NI is calculated from the motor flow setpoint and the motor torque setpoint. The motor torque is controlled by the drive torque regulator RM, the flux is then controlled by the magnetic flux regulator R $. The other wiring variants, as described in the previous section, work similarly.

Toto zapojení je použitelné například pro· regulaci pohonu s asynchronním motorem a šířkově modulovaným střídačem nebo cyklotronem.This connection can be used, for example, to control the drive with an asynchronous motor and a width-modulated inverter or cyclotron.

Claims

Controlled drive connection with asynchronous motor and inverter, consisting of controllers, non-linear 2-parameter circuits, counting circuit, stator current absolute value sensor, asynchronous motor torque and magnetic flux sensor, inverter with asynchronous motor control circuits, non-linear addition circuit and current sensor evaluation circuit, characterized in that the frequency control input (fst) of the inverter (S) is connected to an output of the slip frequency controller (RFsk), to whose input third addition point (A3) is connected the output of the torque controller (RM) to input first addition point (AI) the drive torque input (M) is connected, which is also connected to the first input of the first non-linear circuit (NI), wherein the inverter amplitude control input (a) is connected to the output of the current regulator (RI), whose input fourth addition point (A4) is connected to the output a non-linear counting circuit (P), to which the first input of the first non-linear circuit (NI) and the first input of the counting circuit (Νφ) are connected, the second input of the non-linear adding circuit (P) is connected to the second input of the counting circuit (Np) and at the same time to the output of the magnetic flux regulator (R <Z>), to which the input of the INVENTION (A2) is connected the desired motor flow input (Φ), which is also connected to the second input of the first nonlinear circuit (NI) (S) is connected through the current sensor (I) to the input terminals of the asynchronous motor (AM), to which the voltage input (Ust) of the torque sensor and the magnetic flux (PM) of the motor to which current input (Ist) is connected current sensor evaluation circuit (PI), the output of which is connected to the input input of the fourth 'addition point (A4) of the current regulator (RI) and simultaneously to the first input of the second nonlinear (N2 ·), the output of which is connected to the subtraction input of the third addition point (A3) of the slip frequency controller (RFsk), and the second input of the second non-linear circuit (N2) is connected to the magnetic flux output (Φί) and the motor torque (PM), on the other hand, the subtraction input of the second addition point (A2) of the magnetic flux regulator (R®), while the torque output (Mi) of the torque sensor and the magnetic flux ¹ is connected to the subtraction input of the first addition point (AI). ) of the drive torque regulator (RM), the output of the counting circuit (Np) being connected to the input for controlling the phase angle (?) of the inverter (S).