SU1378000A1

SU1378000A1 - Электропривод переменного тока

Info

Publication number: SU1378000A1
Application number: SU853855630A
Authority: SU
Inventors: Владимир Владимирович Жуловян; Евгений Иванович Кутузов; Александр Николаевич Панарин; Михаил Владимирович Толстиков
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1985-02-19
Filing date: 1985-02-19
Publication date: 1988-02-28

Abstract

Изобретение относитс к электро технике. Целью изобретени вл етс расширение диапазона регулировани частоты вращени в услови х ограниче-- ни по напр жению силового источника питани . Указанна цель достигаетс введением в электропривод переменно го тока усилител 9 с регулируемым насьщением, блока делени 13, нуль- органа 14, коммутирующего элемен та 15, блоков 16, 17 задани посто н ных сигналов и.блока 18 задани про дольной составл ющей тока статора синхроннсзго двигател 1. В области высоких частот вращени нуль-Морган 14 замыкает коммутирующий элемент 15. На вход преобразовател координат 5 поступает задание по продольной сос- тавл ющей тока статора синхронного двигател 1. В результате увеличива- етс максимальное значение попереч ной составл ющей корного тока. Что-- бы увеличение было максимальным, не- обходимо ограничить требуемое значе- а ние момента величиной,обратной пропор- - циональной частоте вращени , это- . го и введены блок делени 13 и уси литель 9, уровень выходного сигнала которого регулируетс блоком ни 13. 2 ил. (Л

Description

СлЭ

СХ5

Изобретение относитс к электро- технике и может быть использовано при построении электропривода с синх ройными машинами (двигатели с не в невыраженными полюсами, синхронные редукторные двигатели аксиального и радиального типов) с расширенным диапазоном регулировани частоты враще- ни .

Целью изобретени вл етс расши- рение диапазона регулировани частоты вращени в услови х ограничени по напр жению силового источника пи- тани .

На фиг.1 показана функциональна схема электропривода; на фиг.2 ка- чествени 1е предельные механические характеристики электропривода.

Электропривод содержит синхронный двигатель 1, датчик 2 положени ротора , датчик 3 частоты вращени , усилитель 4 тока, преобразователь 5 коор20 Блок 11 сравнени вырабатывает сигнал ошибки между требуемой частотой , вращени ротора, задаваемой блоком 12, и реальной, измерение которой осуществл етс с помощью датчика 3

динат, в состав которого вход т два

блока 6, 7 умножени и блок 8 сумми- 25 частоты вращени . Этот сигнал ошибки ровани . В электропривод введены уси- поступает на вход регул тора 10 час- литель 9 с регулируемым насыщением, регул тор 10 частоты вращени , элемент 11 сравнени , задатчик 12 частоты вращени , блок 13 делени , нуль- ЗО орган 14, коммутирующий элемент 15, блоки, 16, 17 задани посто нного сигнала

., блок 18 задани продольной составл ющей тока статора синхронного

двигател . I

Синхронный двигатель 1, датчик 2

положени ротора и датчик 3 частоты расположены на общем валу. Якорна обмотка двигател 1 подключена к выходу усилител 4 тока, чей вход соединен с выходом преобразовател 5 координат, образованным выходом блока 8 суммировани . Входы последнего подключены к выходам первого и второ-

тоты вращени , выходной сигнал которого задает момент двигател I. Ротор последнего начинает вращатьс , уменьша ошибку на выходе блока 11 сравнени , В области низких частот вращени , когда последн меньше некоторой граничной (сэ СО г), нуль-орган 14 находитс в состо нии О.

35 Его выходной сигнал поступает на управл ющий вход коммутирующего элемента 15 и переводит последний в разомкнутое состо ние. Следовательно, на второй вход блока 7 умножени по-

40 ступает нулевой сигнал. Входной сигнал блока 7 умножени задает продольную составл ющую тока синхронного двигател 1, а значит, эта составл юща будет равна нулю при СО СО.

усилител 9 подключен к выходу блока

13делени , первый вход которого объединен с первым входом нуль-орга-

на 14 и подключен к выходу датчика 3 частоты вращени . Выход нуль-органа

14соединен с управл ющим входом коммутирующего элемента 15. Вторые входы блока 13 делени и нуль-органа 14

подключены к выходам блоков 16 и 17 соответственно. Силовой вход коммути рующего элемента соединен с выходом блока 18 задани продольной составл ющей тока синхронного двигател , а

выход - с вторым входом второго блока 7 умножени .

Электропривод работает следующим образом.

Блок 11 сравнени вырабатывает сигнал ошибки между требуемой частотой , вращени ротора, задаваемой блоком 12, и реальной, измерение которой осуществл етс с помощью датчика 3

частоты вращени . Этот сигнал ошибки поступает на вход регул тора 10 час-

Его выходной сигнал поступает на управл ющий вход коммутирующего элемента 15 и переводит последний в разомкнутое состо ние. Следовательно, на второй вход блока 7 умножени по-

ступает нулевой сигнал. Входной сигнал блока 7 умножени задает продольную составл ющую тока синхронного двигател 1, а значит, эта составл юща будет равна нулю при СО СО.

го блоков 6 и 7 умножени . Первые 45 Выходной сигнал блока 13 делени в

входы блоков 6 и 7 соединены с синусными и косинусными выходами датчика 2 положени ротора соответственно. Второй вход первого блока 6 умножени подключен к выходу усилител 9 с регу лируе1Ф1М насыщением, чей вход соединен с выходом регул тора 10 частоты вращени . Вход регул тора 10 частоты вращени подключен к выходу блока-11 сравнени , один вход которого соеди нен с выходом задатчика 12 частоты вращени , а другой - с выходом датчика 3 частоты вращени . Вход регулировани , уровн насыщени (второй вход)

0

5

этом режиме равен посто нной величине , поскольку происходит деление на сигнал малой величины, пропорциональной частоте вращени . Блок делени настраиваетс так, чтобы он свои непосредственные функции начинал выполн ть при СО ОЭр, а при СО СОр он находилс в насыщении, которое всегда существует у реальных элементов. Выходной сигнал блока 13 делени задает посто нный уровень насыщени усилител 9, величина которого выбираетс исход из максимально допустимого тока двигател .

При фиксированном мпксимальном токе момент двигател

М К 1,(1)

где К - посто нный коэффициент;

I - поперечна составл юща тока двигател , котора совпадает с амплитудой фазного тока при продольной составл ющей Ij 0.

будет максимальным именно при Ij 0. Однако при увеличении требуемой частоты вращени при Ij О, начина с некоторой частоты вращени со со,, ЭДС возрастает до такой вели- чины, что ток на уровне допустимого уже невозможно сформировать, поскольку величина максимального напр жени источника питани усилител тока всегда имеет конечную величину. Предельна механическа характеристика дл этого случа имеет вид А (фиг,2). При уменьшении момента до нул частота вращени возрастает до некоторой скорости холостого хода СО. В данном устройстве приса сОг нуль-орган 14 принимает состо ние 1. Коммутирующий элемент 15 переводитс в замкнутое состо ние. В результате в двигателе задаетс посто нное значение продольной составл ющей тока статора размагничивающего действи . Ее введение компенсирует ЭДС вращени в обмотке, а следовательно , возрастает эквивалентный запас по Напр жению источника питани . Предельна механическа характерис- тика дл этого случа имеет вид В (фиг,2).

Момент двигател определ етс выражением (1), Но поскольку при увеличении частоты вращени допустимый момент уменьшаетс (крива В, фиг.2), его сигнал задани (или что то же самое, задание на поперечную составл ющую тока) также необходимо ограничить . Это осуществл етс с помощью блока 13 делени , выходной сигнал которого в зависимости от текущей частоты вращени задает уровень насыщени усилител 9. Блок 9 ограю1чива- ет сигнал задани момента, фор1«1руе- мого регул тором 10 частоты вращени именно в соответствии с кривой В

Эффективность рассмотренного алгоритма функционировани электроприао- да можно доказать, использу уравнени машины в ос х d и q, Модуйь напр жени при

равен

(RI +LZ coIj+i )-i-( .

(2)

аV

где R,L - активное сопротивление и индуктивность корной обмотки;

Z. - коэффициент электромагнитной редукции у синхронных редукторных мащин или число пар полюсов у машины классического типа; if - ток обмотки возбуждени ; L - взаимна индуктивность

корной и обмотки возбуждени .

Величина (i Z, W L) - модуль ЭДС вращени .

Предельные механические характеристики можно получить на основе выражени (2), если вместо U подставить величину максимального напр жени источника питани U, С учетом того, что обычно падение напр жени на активном сопротивлении при допус-: ТИМОМ токе значительно меньше величины и , из (2) получаем

(LZ coIj+ifZ uL f-b( ,

При Ij О предельна механическа характеристики (крива А,фиг.2) определ етс следующим выражением: Ufl/2

-JCiiZ,.(LZ,I) Из (3), в частности, следует, что

и

40

Lm . - --- If ,

45

(4)

Именно в соответствии с последним выражением приведена крива В. Частота вращени при Ij Ij больше, чем при Ij О, как следует из сопоставлени выражений (3) и (4) при фиксцг рованной величине 3 , в oi раз.

5

об

1 +

Ln, L

Н

Таким образом, предлагаемый электропривод при источнике питани с ограничением напр жени имеет более широкий диапазон регулировани частоты вращени .

Claims

Формула изобретени

Электропривод переменного тока, содержащий синхронный двигатель,под- ключенный к выходу усилител тока, преобразователь координат, выполнен ный в виде двух блоков умножени с двум входами и блока суммировани , входы которого соединены с выходами блоков умножени , а выход блока сум мировани образует выход преобразова тел координат, подключенный к управ л ющему входу усилител тока, последовательно соединенные между собой блок задани частоты вращени , блок сравнени , снабженный вторым входом, регул тор частоты вращени , датчик положени ротора дл формировани гармонических сигналов по углу пово- рота ротора двигател , синусный и косинусный выходы которого соединены .с первыми входами первого и второго блоков умножени преобразовател ко- ординат, датчик частоты вращени ро- тора, выходом подключенный к второму входу блока сравнени , о. т л и - чающийс тем, что, с целью расщирени диапазона регулировани

.f

частоты вращени в услови х ограничени по напр жению источника питани , введены усилитель с регулируемым насыщением, блок делени , нуль- орган, два блока задани посто нного сигнала, блок задани продольной составл ющей тока синхронного двигател , коммутирующий элемент, силовой вход которого соединен с выходом блока задани продольной составл ющей тока синхронного двигател , управл нмций вход - с выходом нуль-органа, а выход коммутируемого элемента подключен к второму входу второго блока умножени , первые входы блока делени и нуль-органа объединены и подключены к второму входу блока сравнени ,вторые входы блока делени и нуль-органа соединены с выходами соответствующих бло-. ков задани посто нного сигнала, выход- блока делени подключен к одному из входов усилител с регулируемым насыщением, другой вход которого соединен с выходом регул тора частоты враще1ш , а выход упом нутого усилител - с вторым входом первого блока умножени преобразовател координат .

V

Л Г-1 Л

4 --ч 1

Ч

Фиг. г