CS266615B1

CS266615B1 - Zařízení pro vyhodnocení počáteční polohy rotoru synchronního motoru

Info

Publication number: CS266615B1
Application number: CS88682A
Authority: CS
Inventors: Pavel Ing Brandstetter
Original assignee: Pavel Ing Brandstetter
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1990-01-12
Also published as: CS68288A1

Abstract

Synchronní motor má regulační blok budicího proudu. Statorové vinutí je přes měřicí blok napojeno na výpočetní blok vektoru magnetického toku. Na synchronní motor je mechanicky připevněno inkrementální čidlo spojené s vyhodnocovacím blokem polohy rotoru. Frvní výstup výpočetního bloku je spojen s prvním vstupem diferenciálního zesilovače a vstupem druhého komparátoru a druhý výstup je spojen se čtvrtým komparátorem. První výstup vyhodnocovacího bloku je spojen s druhým vstupem diferenciálního zesilovače a s prvním komparátorem, druhý výstup s třetím komparátorem. Diferenciální zesilovač je přes pátý a šestý komparátor a třetí logický člen EX-OR spojen na první vstup prvního logického členu NAND, na jehož druhý vstup jsou přes první logický člen EX-OR připojeny první dva komparátory a na třetí vstup přes druhý logický člen EX-OR druhé dva komparátory. Výstup prvního logického členu NAND je spojen s prvním vstupem druhého logického členu NAND mající druhý vstup spojen s generátorem impulsů a výstup s vyhodnocovacím obvodem.

Description

Vynález se týká zařízení pro vyhodnocení počáteční polohy rotoru synchronního motoru během přechodného děje při nabuzování synchronního motoru.

Pro zajištění spolehlivého rozběhu synchronního motoru je nutná informace o počáteční poloze rotoru synchronního motoru při prvním připojení řídicích obvodů regulační struktury rychlostí synchronního motoru s vektorově orientovaným řízením k napájecí síti. Počáteční polohu rotoru synchronního motoru je možné určit během přechodného děje při nabuzování synchronního motoru. Jestliže se odpojí statorové vinutí synchronního motoru od výstupu měniče frekvence, pak při připojení budicího napětí k budicímu vinutí lze naměřit na statorových svorkách indukovaná napětí, která vznikají v důsledku nárůstu budicího proudu v budicím vinutí motoru. Poněvadž statorový proud je nulový, musí osa rotoru synchronního motoru souhlasit s polohou vektoru magnetického toku synchronního motoru.

Zařízení využívající uvedeného způsobu podle NSR patentu č. 2 353 594 sestává z taktovacího vysílače impulsů, který je spojen s modelovým blokem synchronního motoru a s budicím vinutím stroje. Indukované napětí jednotlivých fází jsou transformována pomocí bloku transformace souřadnic na dvě kolmé složky ve statorovém souřadnicovém systému. Modelový blok synchronního stroje vypočítává veličiny úměrné poloze vektoru statorových napětí v statorovém souřadnicovém systému. Z těchto veličin a z kolmých složek vektoru statorových napětí je v dalším výpočetním bloku získáno napětí úměrné rozdílu mezi skutečnou polohou rotoru stroje a vypočítávanou. Toto diferenční napětí řídí převodník napětí frekvence, jehož výstupní impulsy čítá vratný čítač, jenž tvoří základ bloku, jehož výstupní veličiny charakterizují polohu rotoru synchronního motoru. Nevýhodou uvedeného zařízení je jeho složitost.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro vyhodnocení počáteční polohy rotoru synchronního motoru, k jehož budicímu vinutí je připojen regulační blok budicího proudu, kde součástí zařízení je výpočetní blok, podle vynálezu. Jeho podstatou je, že na synchronní motor je mechanicky připevněno inkrementální čidlo, spojené s vyhodnocovacím blokem polohy rotoru. Na statorové vinutí synchronního motoru je připojen měřicí blok, který je dále připojen ke vstupu výpočetního bloku vektoru magnetického toku. První výstup tohoto výpočetního bloku vektoru magnetického toku je spojen jednak s prvním vstupem diferenciálního zesilovače a jednak se vstupem druhého komparátorů. Druhý výstup výpočetního bloku vektoru magnetického toku je spojen se vstupem čtvrtého komparátorů. První výstup vyhodnocovacího bloku polohy vektoru je spojen s druhým vstupem diferenciálního zesilovače a se vstupem prvního komparátorů. Druhý výstup vyhodnocovacího bloku polohy vektoru je spojen se vstupem třetího komparátorů. Výstup diferenciálního zesilovače je spojen s prvními vstupy pátého a šestého komparátorů, na jejichž druhé vstupy je přiváděno stejnosměrné napětí odpovídající požadované přesnosti vyhodnocení polohy rotoru. Výstupy pátého a šestého komparátorů jsou přes třetí logický člen EX-OR připojeny na první vstup prvního logického členu NAND. Výstupy prvního a druhého komparátorů jsou přes první logický člen EX-OR připojeny na druhý vstup prvního logického členu NAND. Výstupy třetího a čtvrtého komparátorů jsou přes druhý logický člen EX-OR připojeny ke třetímu vstupu prvního logického členu NAND, jehož výstup je spojen s prvním vstupem druhého logického členu NAND. Na druhý vstup druhého logického členu NAND je připojen generátor impulsů. Výstup druhého logického členu NAND je spojen se vstupem vyhodnocovacího bloku polohy vektoru.

Výhodou tohoto zařízení je, že při velké jednoduchosti vykazuje i velkou přesnost měření.

Příklad uspořádání zařízení pro vyhodnocování počáteční polohy rotoru synchronního motoru během přechodného děje při nabuzování synchronního motoru podle vynálezu je blokově znázorněn na přiloženém výkrese.

Výpočetní blok £ je svým vstupem propojen s měřicím blokem 17, který je připojen na statorové vinutí synchronního motoru £9. K budicímu vinutí synchronního motoru 19 je připojen

CS 266 615 Bl 3 regulační blok 18 budicího proudu. První výstup výpočetního bloku 2 vektoru magnetického toku je spojen jednak s prvním vstupem diferenciálního zesilovače 2 a jednak se vstupem druhého komparátorů _4. Druhý výstup výpočetního bloku 2 vektoru magnetického toku je napojen na vstup čtvrtého komparátorů 2· Na synchronní motor 19 je mechanicky připevněno inkrementální čidlo 20, spojené s vyhodnocovacím blokem 15 polohy rotoru. První výstup vyhodnocovacího bloku 15 polohy rotoru je spojen s druhým vstupem diferenciálního zesilovače 2 a zároveň se vstupem prvního komparátorů 2· Druhý výstup vyhodnocovacího bloku 15 polohy vektoru je spojen se vstupem třetího komparátorů 2· Výstup diferenciálního zesilovače 2 je spojen s prvními vstupy pátého a šestého komparátorů 1_ a 8., jejichž druhé vstupy jsou napojeny na stejnosměrné napětí a výstupy jsou přes třetí logický člen EX-OR 11 připojeny na první vstup prvního logického členu NAND 12. Výstupy prvního a druhého komparátorů 3 a £ jsou přes první logický člen EX-OR 2 připojeny na druhý výstup prvního logického členu NAND 12. Výstupy třetího a čtvrtého komparátorů 2 ^a 2 j^sou přes druhý logický člen EX-OR 10 připojeny ke třetímu vstupu prvního logického členu NAND 12. Výstup prvního logického členu NAND 12 je spojen s prvním vstupem druhého logického členu NAND 14, na jehož druhý vstup je připojen generátor 13 impulsů. Výstup druhého logického členu NAND 14 je spojen se vstupem vyhodnocovacího bloku 15 polohy rotoru.

Při vyhodnocení počáteční polohy rotoru synchronního motoru 19 se nejprve zadá žádaná hodnota budicího proudu do regulačního bloku 18 budicího proudu. Nárůstem tohoto budicího proudu se ve statorovém vinutí indukují napětí měřená měřicím blokem 17 statorových napětí, ze kterých se ve výpočetním bloku 1. vektoru magnetického toku vyhodnotí poloha vektoru magnetického toku ve formě goniometrických funkcí sin Ψ, cos Ψ. Tyto funkce musí souhlasit s goniometrickými funkcemi sin £, cos £, určujícími polohu rotoru synchronního motoru 19. Goniometrické funkce sin £, cos £ jsou vytvářeny ve vyhodnocovacím bloku 15 polohy rotoru z impulsů generátoru 13 impulsů nebo při otáčení rotoru synchronního motoru 19 z impulsů inkrementálního čidla 20. Během určování počáteční polohy rotoru, vyjádřené goniometrickými funkcemi sin 6, cos £ se nejprve vyhodnotí pomocí prvního až čtvrtého komparátorů 2' á.f 2 a 2 ^a prvního a druhého logického členu EX-OR 2 ^a 10 znaménka goniometrických funkcí úhlů a €. ^při souhlasu znamének, který znamená určení kvadrantu polohy, jsou na výstupech prvního a druhého logického členu EX-OR 2 ^a 22 logické úrovně H. Určení kvadrantu polohy rotoru však ještě nestačí k zablokování impulsů vstupujících do vyhodnocovacího obvodu 15 polohy rotoru z generátoru 13 impulsů. Pro určení polohy rotoru s požadovanou přesností -△£ jsou v diferenciálním zesilovači 2 porovnávány hodnoty sin Ψ a sin £ , resp. cos a cos £ . Až rozdíl obou hodnot dosáhne požadované přesnosti - Δ £, která je určována pomocí pátého a šestého komparátorů 2 ^a 2 ^a třetího logického členu EX-OR 22.' objeví se na výstupu tohoto třetího logického členu EX-OR 11 také logická úroveň H. Logické úrovně z výstupů všech tří logických členů EX-OR 2/ 22 ^a 22. jsou vyhodnoceny v prvním logickém členu NAND 12, jehož výstupní logický signál pak pomocí druhého logického členu NAND 14 uzavře průchod impulsů z generátoru 13 impulsů do vyhodnocovacího bloku 15 polohy rotoru, ve kterém pak poslední hodnoty sin £ a cos £ určují počáteční polohu rotoru synchronního motoru 19.

Vyhodnocením počáteční polohy rotoru synchronního motoru 19 se zajistí nutná podmínka pro spolehlivý rozběh synchronního motoru 19 v regulační struktuře rychlosti s vektorově orientovaným řízením.

Zařízení pro vyhodnocení počáteční polohy synchronního motoru podle vynálezu lze využít v regulačních strukturách rychlosti se synchronním motorem a měničem frekvence s vektorově-orientovaným řízením pro zajištění spolehlivého rozběhu synchronního motoru. Tyto střídavé regulační pohony představují perspektivní řešení pohonů velkých výkonů, zejména jako hlavních pohonů válcoven tlustých plechů, blokoven, těžních strojů a cementových mlýnů.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Zařízení pro vyhodnocení počáteční polohy rotoru synchronního motoru, k jehož budicímu vinutí je připojen regulační blok budicího proudu a kde součástí zařízení je výpočetní blok, vyznačující se tím, že na synchronní motor (19) je mechanicky připevněno inkrementální čidlo (20), spojené s vyhodnocovacím blokem (15) polohy rotoru a na statorové vinutí synchronního motoru (19) je připojen měřicí blok (17), který je dále připojen ke vstupu výpočetního bloku (1) vektoru magnetického toku, jehož první výstup je spojen jednak s prvním vstupem diferenciálního zesilovače (2) a jednak se vstupem druhého komparátoru (4) a jehož druhý výstup je spojen se vstupem čtvrtého komparátoru (6) a dále první výstup vyhodnocovacího bloku (15) polohy rotoru je spojen jednak s druhým vstupem diferenciálního zesilovače (2) a jednak se vstupem prvního komparátoru (3), druhý výstup vyhodnocovacího bloku (15) polohy vektoru je spojen se vstupem třetího komparátoru (5), přičemž výstup diferenciálního zesilovače (2) je spojen s prvními vstupy pátého a šestého komparátoru (7, 8), jejichž druhé vstupy jsou připojeny na zdroj stejnosměrného napětí a jejichž výstupy jsou přes třetí logický člen EX-OR (11) připojeny na první vstup prvního logického členu NAND (12), výstupy prvního a druhého komparátoru (3, 4) jsou přes první logický člen EX-OR (9) připojeny na druhý vstup prvního logického členu NAND (12) , výstupy třetího a čtvrtého komparátoru (5, 6) jsou přes druhý logický člen EX-OR (10) připojeny ke třetímu vstupu prvního logického členu NAND (12), jehož výstup je spojen s prvním vstupem druhého logického členu NAND (14), na jehož druhý vstup je připojen generátor (13) impulsů a jehož výstup je spojen se vstupem vyhodnocovacího bloku (15) polohy rotoru.