SU1290464A1

SU1290464A1 - Частотно-управл емый асинхронный электропривод

Info

Publication number: SU1290464A1
Application number: SU843739060A
Authority: SU
Inventors: Владимир Анатольевич Тихомиров; Александр Иванович Зайцев; Валерий Юрьевич Репин
Original assignee: Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова
Priority date: 1984-05-08
Filing date: 1984-05-08
Publication date: 1987-02-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах на базе асинхронных короткозам- кнутых двигателей. Цель изобретени - повышение точности управлени электроприводом . Заданное значение скорости вращени асинхронного короткозамкнутого двигател (АКД) 1, поступающее с выхода за- датчика скорости 19, сравниваетс с действительным значением скорости с помощью узла сравнени 18. Сигнал рассогласовани поступает на вход регул тора скорости (PC) 17. Блок выделени модул 21 определ ет модуль выходного сигнала PC 17, который определ ет через преобразователь напр жение-частота 22 скорость вращени системы координат относительно ротора. Знак этой скорости определ етс с помощью нуль-органа 20. Импульсы частотно-импульсного датчика углового положени 14 и формировател частоты (ФЧ) 15 умножаютс на число, равное количеству пар полюсов АКД 1. Выполнение формировател 3 гармонических сигналов частоты статора с помощью цифровых элементов: блоков синхронизации 24 и 25, генератора тактовых импульсов 23, реверсивного счетчика 34, логических элементов И, НЕ, ИЛИ 26-33, посто нных запоминающих блоков 35 и 36, запрограммированных по закону синуса и косинуса, а также выполнение умножителей блока преобразовани координат в виде цифроаналоговых преобразователей 6 и 8 позвол ет получить стабильные гармонические сигналы задани токов в фазах статора, регулировать в щироких пределах и с высокой точностью амплитуду и частоту этих сигналов, благодар чему повышаетс точность регулировани тока статора и момента АКД 1. 1 ил. ш (Л 1С ;о о 4: О5 Фиг.1 if

Description

Изобретение относитс к электротехнике, а именно к частотно-управл емым электро- приводам на базе асинхронных короткозам- кнутых двигателей, и может быть использовано дл регулировани скорости и момента на валу двигател с высокой точностью.

Целью изобретени вл етс повышение точности управлени электроприводом.

На фиг. 1 представлена функциональна схема частотно-управл емого асинхронного электропривода; на фиг. 2 - схема блока синхронизации.

Частотно-управл емый асинхронный электропривод содержит асинхронный корот- козамкнутый двигатель 1 к обмоткам статора которого подключены фазные выходы регулируемого источника тока 2, последовательно соединенные формирователь 3 гармонических сигналов частоты статора и блок преобразовани координат 4, снабженный четырьм умножител ми 5-8, выполненными в виде цифроаналоговых преобразователей , и сумматорами 9-12, и подключенный выходами к управл ющим входам регулируемого источника тока 2,за- датчик 13 реактивной составл ющей тока статора, св занный выходом с одноименным управл ющим входом блока преобразовани координат 4, частотно-импульсный датчик углового положени 14, установленный на валу двигател 1, формирователь 15 частоты импульсов датчика 14, снабженный выходами дл формировани частоты и знака частоты, подключенными к соответствующим входам преобразовател частота-напр жение 16, регул тор скорости 17 с узлом сравнени -18 , подключенным входами к выходам задатчика скорости 19 и преобразовател

15

и к второй паре выходов генератора 23. Выход nepijoro блока синхронизации 24 подключен к объединенным первым входам первого и второго логических элементов И 28 и 29. Выход нуль-органа 20 подключен к второму входу первого логического элемента И 28, а через первый логический элемент НЕ 26 - к второму входу второго логического элемента И 29. Выход второго блока синхронизации 25 подключен

10 к объединенным первым входам третьего и четвертого логических элементов И 30 и 31. Выход дл формировани знака частоты формировател 15 подключен к второму входу третьего логического элемента И 30, а через второй логический элемент НЕ 27 - к второму входу четвертого логического элемента И 31.

Выходы первого и третьего логических элементов И 28 и 30 подключены к входам первого логического элемента ИЛИ 32,

20 а выходы второго и -.четвертого логических элементов И 29 и 31 - к входам второго логического элемента ИЛИ 33, выход которого и выход первого логического элемента ИЛИ 32 соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика 34, св занного выходом с объединенными входами посто нных запоминающих блоков 35 и 36, выход первого из которых подк.тючен к объединенным цифровым входам первого и третьего цифроаналоговых преобразователей 5 и 7. Выход второго посто нного запоминающего блока 36 подключен к объединенным цифровым входам второго и четвертого цифро- аналоговых преобразователей 6 и 8. Аналоговые входы первого и второго цифроана25

30

частота-напр жение 16. При этом выход регу- ,, логовых преобразователей 5 и 6 объединены

л тора скорости 17 соединен с объединенными входами нуль-органа 20 и блока выделени модул 21, а выход нуль-органа 20 подключен к входу преобразовател напр жение-частота 22, св занного выходом с опорными входами блока преобразовани координат 4.

Формирователь 3 гармонических сигналов частоты статора снабжен генератором тактовых импульсов 23 с двум парами выходов, первым 24 и вторым 25 блоками синхронизации, двум логическими элементами НЕ 26 и 27, четырьм логическими элементами И 28-31, двум логическими элементами ИЛИ 32 и 33, реверсивным счетчиком 34 и первым 35 и вторым 36 посто нными запоминающими блоками , запрограммированными соответственно по закону синуса и косинуса.

Входы первого блока синхронизации 24 подключены к выходу преобразовател напр жение-частота 22 и к первой паре выходов генератора тактовых импульсов 23. Входы второго блока синхронизации 25 подключены к выходу дл формировани частоты формировател частоты импульсов 15

45

и подключены к выходу регул тора скорости 17. Аналоговые входы третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 объединены и подключены к выходу задатчика 13 реактивной составл ющей 40 тока статора.

Каждый из блоков синхронизации 24 и 25 содержит триггеры 37 и 38 и логический элемент И 39 (фиг. 2).

Частотно-управл емый асинхронный электропривод работает следующим образом.

Заданное значение скорости вращени асинхронного короткозамкнутого двигател 1, поступающее с выхода задатчика скорости 19, сравниваетс с действительным значением скорости с помощью узла сравнени 5Q 18. Полученный сигнал рассогласовани поступает на вход регул тора скорости 17, выходной сигнал которого определ ет активную составл ющую тока статора во вращающейс ортогональной системе координат X, у, ориентированной осью х по вектору 55 потока ротора Ч 2 Ч 2Х.

С помощью блока выделени модул 21 определ етс модуль выходного сигнала регул тора скорости 17, который через преоб

к объединенным первым входам третьего и четвертого логических элементов И 30 и 31. Выход дл формировани знака частоты формировател 15 подключен к второму входу третьего логического элемента И 30, а через второй логический элемент НЕ 27 - к второму входу четвертого логического элемента И 31.

а выходы второго и -.четвертого логических элементов И 29 и 31 - к входам второго логического элемента ИЛИ 33, выход которого и выход первого логического элемента ИЛИ 32 соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами реверсивного счетчика 34, св занного выходом с объединенными входами посто нных запоминающих блоков 35 и 36, выход первого из которых подк.тючен к объединенным цифровым входам первого и третьего цифроаналоговых преобразователей 5 и 7. Выход второго посто нного запоминающего блока 36 подключен к объединенным цифровым входам второго и четвертого цифро- аналоговых преобразователей 6 и 8. Аналоговые входы первого и второго цифроана

логовых преобразователей 5 и 6 объединены

5

и подключены к выходу регул тора скорости 17. Аналоговые входы третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 объединены и подключены к выходу задатчика 13 реактивной составл ющей 0 тока статора.

Заданное значение скорости вращени асинхронного короткозамкнутого двигател 1, поступающее с выхода задатчика скорости 19, сравниваетс с действительным значением скорости с помощью узла сравнени Q 18. Полученный сигнал рассогласовани поступает на вход регул тора скорости 17, выходной сигнал которого определ ет активную составл ющую тока статора во вращающейс ортогональной системе координат X, у, ориентированной осью х по вектору 5 потока ротора Ч 2 Ч 2Х.

С помощью блока выделени модул 21 определ етс модуль выходного сигнала регул тора скорости 17, который через преобразователь напр жение-частота 22 определ ет скорость вращени системы координат X, у относительно ротора. Знак этой скорости определ етс с помощью нуль-органа 20.

Частота следовани импульсов f на выходе преобразовател напр жение-частота 22 равна

fB Z

f,

2F

где Z - количество импульсов на один оборот вала двигател 1; ю,н 314 рад/с - номинальна кругова

частота питающей сети. Импульсы от- датчика 14 с помощью формировател 15 частоты импульсов умножаютс на число, равое количеству пар полюсов р двигател I. Частота следовани импульсов fco на выходе формировател 15 равна

f

Р

где W - частота вращени ратора.

Импульсы частот f ц, и f прив зываютс к несовпадающим высокочастотным тактовым импульсам ft, т2 и (т|, т2, поступающим с выходов генератора тактовых импульсов 23, с помощью блоков синхронизации 24 и 25. Указанные импульсы через логические элементы И 28-31 поступают на входы логических элементов ИЛИ 32 и 33.

Прохождение сигналов через логические элементы И 28 и 29 определ етс -сигналом нуль-органа 20, задающим знак частоты импульсов fp, а через логические элементы И 30 и 31 - сигналом знака частоты поступающим от формировател 15 частоты импульсов. Знак Гщ определ етс направлением вращени двигател 1. Выходы логических элементов ИЛИ 32 и 33 подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика 34. Суммарна частота f импульсфв, поступающих на входы счетчка 34, равна

Если, объем реверсивного счетчика 34 выбрать равным z, то частота повторени кода Ng на выходе счетчика будет равна

f,- 2-Г2зг ifT

и характеризует скорость рращени «г; 2 1 | системы координат х, у относительно статора двигател 1.

На выходе реверсивного счетчика 34 образуетс информаци в виде кода Ng, котора характеризует угол . поворота системы координат х, у относительно статора . Код Ng преобразуетс с помощью запрограммированных по гармоническому закону посто нных запоминающих блоков

0

5

0

5

35 и 36 в коды sinNe и cosNg, которые подаютс соответственно на цифровые входы умножающих цифроаналоговых преобразователей 5, 7 и 6, 8. На опорные аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 5 и 6 с выхода регул тора скорости 17 поступает сигнал задани iiy активной составл ющей тока статора, а на опорные аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 - сигнал с выхода за- датчика 13 реактивной составл ющей тока iix статора. Сигнал MX определ ет поток ротора Ч 2, а сигнал in - момент на валу двигател 1.

С помощью цифроаналоговых преобразователей 5-8 сигналы i|x, in- преобразуютс в сигналы задани токов i|a, ii в неподвижной системе координат а, р (на выходах сумматоров 9 и 10), а затем в гармонические сигналы задани токов в фазах статора IA.B.C (на выходах сумматоров 9, 11 и 12), которые поступают на управл ющие входы регулируемого источника тока 2.

Формирование гармонических сигналов задани токов с помощью цифровых элементов позвол ет обеспечить их высокую точность и стабильность, а следовательно и высокую точность управлени электроприводом .

Таким образом, предлагаемый электропривод , позвол ет получить стабильные гармонические сигналы задани токов в фазах статора, регулировать в широких пределах и с высокой точностью амплитуду и частоту этих сигналов, благодар чему повышаетс точность регулировани тока статора и момента асинхронного короткозамкнутого двигател по сравнению с известным решением.

35

Claims

Формула изобретени

Частотно-управл емый асинхронный электропривод , содержащий асинхронный ко- роткозамкнутый двигатель, к обмоткам статора которого подключены фазные выходы регулируемого источника тока, последовательно соединенные формирователь гармонических сигналов частоты статора и блок преобразовани координат, снабженный четырьм умножител ми, сумматорами и подключенный выходами к управл ющим входам регулируемого источника тока, задатчик реактивной составл ющей тока статора, св занный выходом с одноименным управл ющим входом блока преобразовани координат , частотно-импульсный датчик углового положени , установленный на валу асинхронного короткозамкнутого двигател , формирователь частоты импульсов частотно-импульсного датчика углового положени , снабженный выходами дл формировани частоты и знака частоты, подключенными к соответствующим входам преобразовател частота-напр жение, регул тор

скорости с узлом сравнени , подключенным входами к выходам задатчика скорости и преобразовател частота-напр жение соответственно , при этом выход регул тора скорости соединен с объединенными между собой входами нуль-органа и блока выделени модул , а выход нуль-органа подключен к входу преобразовател напр жение- частота, св занного выходом с опорными входами блока преобразовани координат,

первый логический элемент НЕ - к второму входу второго логического элемента И, выход второго блока синхронизации подключен к объединенным между собой первым входам третьего и четвертого логических элементов И, выход дл формировани знака частоты формировател частоты импульсов подключен к второму входу третьего логического элемента И, а через второй логический элемент НЕ - к второму входу

отличающийс тем, что, с целью повышени 10 четвертого логического элемента И, выходы точности, формирователь гармонических сигналов частоты статора снабжен генератором тактовых импульсов с двум парами выходов, первым и вторым блоками синхронизации , двум логическими элементами НЕ, четырьм логическими элементами И, двум логическими элементами ИЛИ, реверсивным счетчиком и первым и вторым посто нными запоминающими блоками, запрограммированными соответственно по закону синуса

)5

первого и третьего логических элементов И подключены к входам первого логического элемента ИЛИ, выходы второго и четвертого логических элементов И подключены к входам второго логического элемента ИЛИ, выход которого и выход первого логического элемента ИЛИ подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, подключенного выходом к объединенным между собой вхои косинуса, а умножители блока преоб- 2о посто нных запоминающих блоков, выход первого из которых подключен к объединенным между собой цифровым входам первого и третьего цифро-аналоговых преобразователей , выход второго посто нного запоминающего блока подключен к объединенным между собой цифровым входам второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей , аналоговые входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей объединены между собой и подключены к выходу регул тора скорости, а аналоговые входы третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей объединены между собой и подключены к выходу задатчика реактивной составл ющей тока статора.

разовани координат выполнены в виде цифроаналоговых преобразователей при этом входы первого блока синхронизации подключены к выходу преобразовател напр жение-частота и к первой паре выходов генератора тактовых импульсов, входы второго блока синхронизации подключены к выходу дл формировани частоты формировател частоты импульсов и к второй паре выходов генератора тактовых импульсов, выход первого блока синхронизации подключен к объединенным первым входам первого и второго логических элементов И, а выход нуль-органа подключен к второму входу первого логического элемента И, а через

первый логический элемент НЕ - к второму входу второго логического элемента И, выход второго блока синхронизации подключен к объединенным между собой первым входам третьего и четвертого логических элементов И, выход дл формировани знака частоты формировател частоты импульсов подключен к второму входу третьего логического элемента И, а через второй логический элемент НЕ - к второму входу

четвертого логического элемента И, выходы

первого и третьего логических элементов И подключены к входам первого логического элемента ИЛИ, выходы второго и четвертого логических элементов И подключены к входам второго логического элемента ИЛИ, выход которого и выход первого логического элемента ИЛИ подключены соответственно к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика, подключенного выходом к объединенным между собой вхо посто нных запоминающих блоков, вы

ход первого из которых подключен к объединенным между собой цифровым входам первого и третьего цифро-аналоговых преобразователей , выход второго посто нного запоминающего блока подключен к объединенным между собой цифровым входам второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей , аналоговые входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей объединены между собой и подключены к выходу регул тора скорости, а аналоговые входы третьего и четвертого цифроаналоговых преобразователей объединены между собой и подключены к выходу задатчика реактивной составл ющей тока статора.