SU754628A1

SU754628A1 - Устройство для преобразования координат асинхронного электропривода

Info

Publication number: SU754628A1
Application number: SU721812889A
Authority: SU
Inventors: Rudolf T Shrejner; Mikhail Ya Krivitskij; Vladimir N Polyakov
Original assignee: Uralsky Politekhn Inst
Priority date: 1972-07-18
Filing date: 1972-07-18
Publication date: 1980-08-07
Also published as: SU699639A1

Description

Изобретение относится к частотноуправляемому асинхронному электроприводу с плавным, экономичным, бесконечным регулированием скорости при высоких динамических показателях и может быть использовано для координатных преобразований сигналов управления.

Известно устройство для преобразования координат асинхронного электропривода, содержащее блоки умножения, суммирования, блок формирования нормированных гармонических функций [1] ·’.

• Недостатком указанного известного устройства является сложность и невысокая точность преобразования.

10

15

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее блок прямого преобразования координат й блок управления [2], состоящий из последовательно включенных генератора опорного напряжения и датчика углового положения ротора машины.

20

25

Недостатком указанного известного устройства также' является сложность и невысокая точность преобразования. 36

Целью изобретения является повышение точности координатных преобразований в асинхронном электроприводе.

Эта цель достигается тем, что блок прямого преобразования координат содержит два модулятора, входы для опорных сигналов которых подключены к выходам блока управления координатными преобразованиями, а выходы через сумматор и фильтр — к преобразователям, каждый из которых состоит из последовательно соединенных модулятора и фильтра, причем входы для опорных сигналов указанных модуляторов подключены к генератору опорного напряжения блока управления координатными преобразованиями. Блок обратного преобразования координат, входящий также в состав устройства преобразования координат, содержит три модулятора, входы для опорных сигналов которых подключены к генератору опорного напряжения блока управления координатными преобразованиями, а входы через сумматор и фильтр — ко входам двух других модуляторов, входы для опорных сигналов которых подключены к выходам блока управления координатными преобразованиями.

3

754628

4

Наличие в блоке управления координатных преобразователей, управляющих работой прямого и обратного преобразователей координат, трехфазного генератора опорного напряжения, позволяет с помощью модуляторов блока обратного преобразования координат получить информацию о векторе тока статора на несущей частоте. В результате дальнейшего преобразования этого сигнала двумя модуляторами, управляемыми выходными сигналами блока регулирования скольжения, формируется информация о составляющих вектора тока статора во вращающейся системе координат.

При этом осуществляется качественное регулирование составляющих вектора тока с помощью типовых аналоговых регуляторов.

Важным достоинством предложенной системы является построение блоков прямого и обратного преобразования координат, на основе более простых и стабильных высокочастотных модуляторов , что обеспечивает высокую точность преобразований.

Кроме того, для управления устройством требуются не строго нормированные по модулю и регулируемые . по частоте гармонические функции, а высокочастотные импульсные сигналы, что существенно упрощает реализацию устройств управления данного преобразователя координат.

На чертеже приведена схема асинхронного электропривода с устройством для преобразования координат.

Электропривод содержит асинхронный двигатель 1, питающийся от преобразователя частоты 2, регулятор скорости 3, на вход обратной связи которого подается сигнал с выхода датчика скорости 4, связанного с валом двигателя, регуляторы 5, 6 составляющих вектора тока статора, датчики фазных токов 7, 8, 9, а также устройство для преобразования координат, включающее блоки прямого 10 и обратного 11 преобразования координат, а также блок управления 12 координатными преобразованиями. Блок управления координатными преобразователями содержит датчик углового положения 13 ротора, генератор опорного напряжения 14 и регулятор скольжения 15. Датчик углового положения ротора 13 связан с валом двигателя 1, причем одна из обмоток датчика подключена к генератору опорного напряжения 14, а другая к регулятору скольжения 15, на управляющие входы которого подаются выходной сигнал регулятора скорости 3 и

сигнал задания реактивной составляющей тока статора. Блок прямого преобразования координат 10 содержит модуляторы 16, 17, входы которых подключены к выходам регуляторов 5, 6

активной и реактивной составляющих вектора тока, входы для опорных сигна· лов — к выходам регулятора скольжения 15 блока управления координатными преобразованиями 12, а выходы — через сумматор 18 и фильтр 19 — ко входам модуляторов 20, 21, 22 преобразователей фазных переменных.

Входы для опорных сигналов модуляторов подключены к генератору опорного напряжения 14, а выходы — через фильтры 23, 24, 25 указанных преобразователей — ко входу преобразователя частоты 2.

Блок обратного преобразования координат 11 содержит модуляторы 26, 27, 28, на входы которых поступают выходные сигналы датчиков 7,

8, 9 фазных токов. Входы для опорных сигналов модуляторов 26, 27, 28 подключены к генератору опорного напряжения 14. Выходы модуляторов 26, 27 и 28 подключены через сумматор 29 и фильтр 30 ко входам модуляторов 31 и 32 преобразователей ортогональных сигналов, входы для опорных сигналов которых подключены к выходам регулятора скольжения 15. Выходы модуляторов 31 и 32 подключены через фильтры 33 и 34 указанных преобразователей ко входам регуляторов 5 и 6, на вторые входы которых подключаются сигналы задания соответствующих составляющих вектора тока статора.

Принцип действия устройства заключается в следующем. Генератор опорного напряжения 14 формирует симметричную трехфазную систему напряжений с постоянной угловой частотой ω_οη. В результате прохождения этого сигнала через датчик углового положения 13 и регулятор скольжения 15 опорный сигнал модулируется по фазе на угол Θ = Θ*+Θ₂,

где Θ, - Фазовый сдвиг, определяемый датчиком углового положения 13 и равный углу поворота вала двигателя в электрических радианах;

^— фазовый сдвиг, обеспечиваемый регулятором скольжения 15.

На выходе регулятора скольжения

15 формируются два сигнала ступенчатопрямоугольной формы, основные гармонические составляющие которых определяются выражениями:

8 κι = Уз ί η (щ_опс +Θ ) , и = Усоз («_θπ ί + © ) , где V = соп51. Эти сигналы используются для управления модуляторами

16 и 17, подключенными к выходам регуляторов 5 и 6.

Выходные сигналы и регуляторов 5 и 6 с помощью модуляторов 16,17

преобразуются в знакопеременные сигна

'лы прямоугольно-ступенчатой формы,

5

754628

основные гармонические составляющие которых определяются соответственно выражениями:

^υΛΐ = ^кι⁵ ' ^η (ω_οπί + 0 ) , ^υΛι = ^кд^и/ь^с°5 (ω_οπΐ + Θ ) ,

где К| — коэффициент пропорциональности.

После суммирования этих сигналов с помощью фильтра 19 выделяется полез ный сигнал

= ^и ОС 1 ^{+ υ}/3ΐ'

который поступает на входы модуляторов 20, 21 и 22 и далее фильтруется фильтрами нижних частот 23, 24 и 25. Поскольку управление модуляторами 20, 21 и 22 осуществляется сигналами с выхода генератора опорного напряжения 14, на выходах блока прямого преобразования координат формируется симметричная трехфаэная система напряжений, являющихся гармоническими функциями угла Θ . Свядь между входными- и_Л, Оп, и выходными и_а, и_ъ, 11_с величинами блока прямого преобразования и = к₃р_а5;п«оп"_Ь5;п(й)_оп1

где !_ц, ίβ, !_с — фазные токи двигателя)

К₃ — коэффициент пропорциональности .

Амплитуда этого сигнала пропорциональна модулю вектора тока статора, а фазовый сдвиг относительно системы опорного напряжения генератора 14 равен углу поворота вектора тока статора в системе координат, неподвижной относительно статора.

В результате модуляции этого сигнала модуляторами 31 и 32, управляемыми от регулятора скольжения 15 и последующей фильтрации фильтрами нижних частот 33 и 34, на выходе блока обратного преобразования формируются сигналы, пропорциональные проекциям вектора тока статора во вращающейся системе координат. Связь между входными и выходными переменными блока обратного преобразования координат также определяется углом Θ и соответствует известным формулам обратного преобразования координат. .

Таким образом, для управления предложенным устройством для преобразования координат используются высокочастотные импульсные сигналы, формируемые генератором опорного напряжения 14 и регулятором скольжения 15. Причем угол поворота системы координат определяется фазовым сдвигом высокочастотных сигналов на выходе регулятора скольжения 15 относительно сигналов генератора опорного напряжения 14. Следовательно, для управления устройством преобразования координат не требуется строго нормированных по модулю гармонических функций, что в сочетании

Л

координат определяется соотношениями :

и_а = к₂(и_асо50- υ^δΐηθ), ^иь ^{= и}г[^и«.^СО5(⁰’^)-^и051п(0-^)],

И_с= Κ₂£υ_αοοδ(Θ-^)-Οβ,5<η(Θ“)]_τ

где - коэффициент пропорциональности .

Блок обратного преобразования координат 11 осущетсвляет преобразование сигналов, пропорциональных мгновенным значениям фазных токов в сигналы, пропорциональные проекциям вектора тока статора во вращающейся системе координат. Данное преобразование осуществляется путем модуляции выходных сигналов датчиков тока 7,

8 и 9 модуляторами 26, 27 и 28, управляемыми трехфазным напряжением, поступающим с генератора опорного напряжения 14. После суммирования сумматором 29 и прохождения через фильтр 30 формируется высокочастотный сигнал:

)^{+ 1} с^^1П (^ωοη^ ^{+ _}з" )]>

’с простотой и стабильностью используемых в предложенном устройстве модуляторов создает положительный эффект.

Устройство для преобразования координат асинхронного электропривода в сравнении с прототипом обеспечивает более высокую точность преобразования, отличается простотой исполнения и более надежно в эксплуатации. Использование его в системах автоматического частотного управления асинхронными электроприводами позволяет существенно расширить диапазон регулирования частоты вращения производственных механизмов при высоких динамических показателях электропривода.

Claims

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования координат асинхронного электропривода, содержащее блоки прямого и обратного преобразований координат и блок управления преобразованиями, составленный из последовательно включенных генератора опорного напряжения, датчика углового положения ротора асинхронного двигателя и регулятора скольжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности преобразований,блок прямого преобразования координат составлен из преобразователя фазных переменных, фильтра, сумматора и двух модуляторов, входы для опорных сигналов которых подключены к выходам регулятора скольжения, а выходы через сумматор Н фильтры — к преобразователям фаз7

'754628

о

ных переменных, каждый из которых составлен из последовательно соединенных дополнительных модулятора и фильтра, прцчем входы опорных сигналов дополнительных модуляторов подключены к генератору опорного напряжения. ,
2. Устройство поп.1, о т л и чающееся тем, что блок обратного преобразования координат составлен из преобразователя ортогональных сигналов, фильтра, сумматора и трех модуляторов, входы для опорных сигналов которых подключены к генератору опорного напряжения, а выходы через сумматор и фильтр — к преобразователям ортогональных

сигналов, каждый из которых составлен из последовательно соединенных

дополнительных модулятора и фильтра,

причем входы для опорных сигналов

дополнительных модуляторов подключе5 ны к выходам регулятора скольжения.