SU1527700A1

SU1527700A1 - Устройство дл управлени моментом синхронного двигател

Info

Publication number: SU1527700A1
Application number: SU884383516A
Authority: SU
Inventors: Алексей Георгиевич Грабовецкий
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1988-01-07
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1989-12-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике, а именно к управл емым электроприводам на базе синхронных двигателей и непосредственных преобразователей частоты. Целью изобретени вл етс повышение точности управлени моментом синхронного двигател . Цель достигаетс введением формировател 10 обратной св зи по моменту, сумматоров 11, 12, интеграторов 13, 14 с входами сброса, блока 15 делени , источника 16 смещени и элемента ИЛИ 17. При этом обеспечиваетс коррекци сигнала задани по моменту на каждом интервале дискретности непосредственных преобразователей частоты, питающих обмотки двигател , благодар чему повышаетс точность управлени моментом. 4 ил.

Description

СП

ьо -ч

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к управл емым электроприводам общепромышленного назначени на базе синхронных двигателей и непосредственных преобразователей частоты.

Цель изобретени - повьппение точности управлени моментом синхронного двигател .

На фиг. 1 представлена функциональ на схема устройства дл управлени моментом синхронного двигател ; на фиг, 2 - формирователь обратной св зи по моменту; на фиг, 3 - блок пр мого преобразовани координат; на фиг, 4 - временные диаграммы, по сн ющие функционирование устройства.

Устройство дл управлени моментог синхронного дгзигател 1 (фиг, 1) содержит непосредственные преобразователи 2 и 3 частоты (НПЧ), силовые выходы которых предназначены дл подключени к соответствующим фазным обмоткам кор синхронного двигател 1 датчик 4 положени индуктора, датчики 5 и 6 фазных токов кор , блок 7 задани момента, блоки 8 и 9 пр мого и обратного преобразовани коорддпшт соответственно. Опорные входы блоков 8 и 9 подключены к соответствующим выходам датчика 4 положени индуктора . Выходы датчиков 5 и 6 фазных токов кор подключены к соответствующим информацисглным входам блока 9 обратного преобразовани координат Выходы блока 8 пр мого преобразовани координат подключены к управл ющим входам соответствующих НПЧ 2 и 3.

В устройство дл управлени момен том синхронного двигател введены формирователь 10 обратной св зи по моменту, сумматоры 11 и 12, интеграторы 13 и 14с входами сброса, блок 15 делени , источник 16 смещени и элемент ШТИ 17, подключенный входами к выходам управлени вентил ми НПЧ 2 и 3.

Входы фор1чировател 10 обратной св зи но моменту подключены к соответствующим выходам блока 9 обратног преобразовани координат, а выход - к одному из -входов сумматора 11, соединенного выходом с входом интегратора 13. Выход источника 16 смещени подключен к входу интегратора 14 Выходы интеграторов 13 и 14 подключены соответственно к входам делимого и делители блока 15 делени , соеди

0

5 Q

Q д

35

50

ненного выходом с одним из входов сумматора 12, Другие входы сумматоров 11 и 12 объединены между собой и подключены к выходу блока 7 задани момента. Выход сумматора 12 соединен с информационным входом блока 8 пр мого преобразовани координат, а выход элемента ИЛИ 17 подключен к входам сброса интеграторов 13 и 14,

Формирователь 10 обратной св зи по моменту может быть выполнен с умножителем 18 (фиг, 2), масштабирующи- ;-1И усилител ми 19 и 20 и сумматором 21, Первый и второй входы умножител 18 образуют соответствующие входы фор1 шровател 10, Второй вход умножител 18 объединен с входом масштабирующего усилител 20. Выход умножител 18 подключен к входу масштабирующего усилител 19. Выходы масштабирующих усилителей 19 и 20 подключены к входам сумматора 21, выход которого образует выход формировател 10.

Блок 8 пр мого преобразовани координат может быть выполнен с масштабирующим усилителем 22 (фиг. 3), инвертором 23 и умножител ми 24 и 25, Вход усилител 22 образует информационный вход блока 8. Выход усилител 22 подключен к первому входу умножител 24 непосредственно, а к первому входу y ffloжитeл 25 через инвертор 23. Вторые входы умножителей 24 и 25 и их выходы образуют соответственно опорные входы и выходы блока 8 пр мого преобразовани координат.

Блок 7 задани момента и источник 16 смещени могут быть выполнены в виде источников посто нного напр жени . Блок 15 делени может быть выполнен с использованием микро.схемы аналогового перемножени 525ПС2 в обратной св зи операционного усилител ,

Датчики 5 и 6 фазных токов кор можно реализовать в виде шунтов, включенных в соответствующие цепи обмоток двигател 1 с применением оптронной разв зки, В качестве датчика 4 положени индуктора может быть использован вращающийс трансформатор .

НПЧ 2 и 3 могут быть выполнены по трехфазной мойтовой схеме с многоканальной системой управлени , построенной по вертикальному принципу, %

состав НПЧ 2 и 3 вход т системы регулировани тока.

Устройство дл управлени моментом синхронного двигател работает следующим образом.

Сигнал Ujf, с выхода блока 7 задани момента при частотно-токовом управлении определ ет поперечную составл ющую (по оси q) вектора тока синхронного двигател 1, а продольна составл юща (по оси d) при этом равна нулю. Задание дл поперечной составл ющей вектора тока определ етс выражением

и

и.

1

«2 К , Vo

и

3«Л5

где К. - коэффициент пропорциональности;

V - потокосцепление индуктора двигател 1 (выполненного, например, на посто нных магнитах);

- cигнaJ: на выходе сумматора 12.

Задани дл токов в фазах F, G двигател 1 , формируе1-1ые с помощью блока 8 преобразовани координат, зписываютс :

.(2)

sin у.

и

Ui,- - - 3, из

где -v-- угловое положение индуктора.

С помощью НПЧ 2 и 3, содержащих системы регулировани тока нагрузки, осуществл етс отработка заданных по (2) фазных токов с достаточно высокой точностью по средним за интервал дискретности значени м.

Нз-за несоответстви по мгновенным значени м реальных токов кор заданию крива реального момента двигател 1 даже при его посто нном задании будет пульсировать. Устранение этого недостатка и повышение точности управлени моментом св зано с введением цепи обратной св зи по реальному моменту нагрузки.

Соответствующий сигнал обратной св зи получают на выходе формировател 10 по сигналам продольной и поперечной составл ющих вектора тока 1 ,г ч

и

ос 1

и соответственно, ос;

получен35

40

где U3(t) - ошибка в отработке среднего момента:

U3«(t)

k - коэффициент пропорциональности .

t-1

U3.(t) 45

50

- U,e«(t)dt.

Мгновенное значение ошибки по моменту вычисл етс сумматором 11 и поступает на интегратор 13 со сбросом , момент начала интегрировани которого t определ етс моментом поступлени импульса сброса S;. Выходной сигнал интегратора 12, равный t

, U(t) ic S Uj,(t)-U, (t)dt, (8)

Ц

поступает на вход делимого блока 15 делени , на вход делител которого поступает сигнал U с выхода интегных с помощью блока обратного преоб- ратора 14 со сбросом. Поскольку в разовани координат (фиг. 3) по выра- интеграторе 14 интегрируетс посто н- жени м

d Q f . UDC; Uoci COS-v- Uoci- Sin-v, ,-, ,,4IT G . It F VJ/

НЫЙ сигнал смещени U, СЯ теми же импульсами 3

и сбрасывает- что и ини ,, -U,,-siny+ и:,,-cos у.

тегратор 13, то

у

10

15

20

где и . , сигналы на выходах датчиков 5 и 6 фазных токов корп.

На выходе формировател 10 (фиг.2) получают сигнал пропорциональный реальному моменту М двигател :

Kjie;-4a -4)4;. (4)

где К - коэффициент пропорциональности;

1, i - токи по ос м d, q; Lj, L - индуктивности по ос м d, q. Управление по мгновенным значени м момента М не имеет смысла, поскольку НПЧ обеспечивает дискретный характер его отработки.

В устройстве обеспечиваетс слежение за величиной среднего за интервал дискретности момента двигател 1.

При этом должно выполн тьс равенство

чГГ-;-1

1

i

ktt i.

(t)dt

(t)dt.

(5)

где t,, t начало и конец k-ro интервала дискретности.

2QРезультирующий сигнал задани момента должен формироватьс в виде

5

0

U3«(t) изм(0 из„(с) k, (6)

U3«(t)

k - коэффициент пропорциональности .

t-1

U3.(t) 5

0

- U,e«(t)dt.

, U(t) ic S Uj,(t)-U, (t)dt, (8)

Ц

поступает на вход делимого блока 15 делени , на вход делител которого поступает сигнал U с выхода интегратора 14 со сбросом. Поскольку в интеграторе 14 интегрируетс посто н-

ратора 14 со сбросом. Поскольку в интеграторе 14 интегрируетс посто н-

НЫЙ сигнал смещени U, СЯ теми же импульсами 3

и сбрасывает- что и интегратор 13, то

и.

s

tk

п dt

u,(t - t.).

(9)

При Uo 1 на выходе блока 15 делени формируетс сигнал U в полном .соответствии с (7).

Импульсы сброса интеграторов 13 и 1А формируютс элементом ИЛИ 17 из импульсов управлени ИГГЧ 2 и 3, принимающих участие в формировании то- кои кор двигател 1. Действительно, если производитс слежение за средним током НПЧ, то интервал дискретности отсчитываетс по рассто нию между двум соседними импульсами управ- лени вентил ми НПЧ, Если слежение идет за моментом двигател 1, который образуетс за счет взаимодействи нескольких токов, формируемых несколькими НПЧ, то интервал дискретности при формировании момента определ етс временным интервалом между соседними импульсами управлени тиристоров , относ щихс к любому НПЧ, что и делаетс благодар использова- нию дл сброса интеграторов 13 и 14 как импульсов управлени НПЧрХ ,. .. „, так и импульсов управлени . .,V

Повышение точности отработки задани момента достигаетс благодар двум обсто тапьствам. Во-первых, принцип слежени за средним на интервале дискретности моментом позвол ет обеспечить значительно большее быстродействие cHCTet-ib регулировани , чем применение известного Ш1-регул - тора момента, поскольку накоплени ошибки регулировани не происходит из-за периодического сброса интегр - тора. Кроме того, возможна неточ- ность в отпирании вентил одного НПЧ учитываетс и корректирует момент отпирани вентил другого НПЧ в зависимости от конечного результата - ошибки в среднем формируемом моменте Так, например, ошибка, возникающа после отпирани вентил Hn4,Q - t (фиг. 4), корректирует момент отпирани вентил НПЧ р - t /, так, чтобы указанна ошибка была минимальной, и -чаоборот , ошибка в моменте, возникающа после момента времени t, корректирует момент отпирани вентил t (это вли ние показано на фиг, 4 стрелками ). Во-вторых, участие в образо- вании момента двигател нескольких преобразователей, моменты включени вентилей которых в общем случае не совпадают (фиг, 4), приводит к экви

Q Q п -

5

вапентному уменьшению интервала дискретности при формировании момента, что также позвол ет увеличить быстродействие и точность слежени при управлении моментом синхронного двигател ,

Таким образом, введение в устройство дл управлени моментом синхронного двигател формировател обратной св зи по моменту, сумматоров, интег раторов со сбросом, блока делени , источника смещени и элемента ИЛИ обеспечивает коррекцию сигнала задани по моменту на каждом интервале дискретности непосредственных преобразователей частоты, питающих обмотки двигател , благодар чему повышаетс точность управлени моментом в сравнении с известным решением,

Claims

Формула изобретени

Устройство дл управлени моментом синхронного двигател , содержащее непосредственные преобразователи частоты с силовыми выходами дл подключени к соответствующим фазным обмоткам кор синхронного двигател , датчик положени индуктора, датчики фазных токов кор , блок задани момента , блоки пр мого и обратного преобразовани координат, опорные входы которых подключены к соответствующим выходам датчика положени индуктора, при этом выходы датчиков фазных токов кор подключены к соответствующим информационным входам блока обратного преобразовани координат, а выходы блока пр мого преобразовани координат подключены к управл ющим входам соответствующих непосредственных преобразователей частоты, отличающеес тем, что, с целью повышени точности, введены формирователь обратной св зи по моменту, два сумматора, два интегратора с входа:-1и сброса, блок делени , источник смещени и элемент ИЛИ, подключенный входами к выходам управлС1ш вентил ми непосредственных преобразователей частоты, при этом входы формировател обратной св зи по моменту подключены к соответствующим выходим блока обратного преобразовател координат, а выход - к одному из входов первого сумматора, соеди- пеипого выходом с входом первого интегратора, выход источника смещени подключен к входу второго интегратора , выходы первого и второго интеграторов подключены соответственно к входам делимого и делител блока делени , соединенного выходом с одним из входов второго сумматора, другой вход которого соединен с другим входом первого сумматора и подключен к выходу блока задани момента , выход второго сумматора соединен с информационным входом блока пр мого преобразовани координат, а выход элемента ИЛИ подключен к входам сброса указанных интеграторов.

Фиг.1

Фиг.з

Фиг.