SU809460A2 - Электропривод с синхронным двигателем - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводе с синхронным двигателем .

По основному авт. св. 520682 известен электропривод, в котором питани  многофазной обмотки статора синхронного двигател  осуществл етс  от преобразовател  частоты с непосредственной св зью, а питание однофазной обмотки возбуждени  - от регулируемого возбудител .

Преобразователь частоты управл етс  регул торами продольной и поперечной составл ющих тока статора в координатах, жестко св занных с продольной и поперечной ос ми ротора. Это преобразование осуществл етс  с помощью подключенного к блоку пр мог преобразовани  координат фор1 ровател  гармонических функций угла поворота ротора. На входы регул торов продольной и поперечной составл ющих тока статора подаютс  сигналы заданных значений продольной и поперечной составл ющих тока статора, сигналы действительных значений продольной и поперечной составл ющих тока статора получаемых с датчиков фазовых токов через блок обратного преобразовани .

и сигналы компенсации ЭДС вращени . Дл  получени  сигнала ЭДС вращени  в приводе примен ютс  формирователи прдольной и поперечной составл ющих 5 потокосцеплени  статора, два блока умножени , управл емых от датчика скорости ротора, и два динамических

звена.

Регулируеьвлй возбудитель управл етс  от регул тора возбуждени , выпопненного в виде регул тора потокосцеплени  возбуждени . Электропривод обеспечивает cos 4 1 самого двигател  и посто нство (независимо от

15 нагрузки на валу) абсолютной величины потокосцеплеии  статора, дл  чего в систему регулировани  включен вычислительный блок дл  формировани  заданных значений составл ющих тока

20 статора, установленное между регул тором скорости и регул торами составл ющих тока статора и потокосцеплени  возбуждени  и реализующее соответствующие зависимости между напр жени ми на выходах и напр жением

на входе.

Claims (3)

1. Дл  управлени  и регулировани  скорости примен етс  регул тор скорости , на вход которого подаетс  заданное значение ск -:г-ости с выхода задатчика интенсивности и действите ное значение скорости с выхода датчика скорости ротора. Система регулировани  предусматривает регулирование скорости ослаблением пол , дл чего применены блоки делени , элемент ИЛИ, нелинейных элемент , блок возведени  в квадрат и зсщатчик пос то нного сигнала опорной скорости 1 . Гeдocтaткoм данного электроприво да  вл етс  то, что поддержание во всех режимах нагрузки потокосцеп ени  статора , равным номинальному значению Ч-ц потокосцеплени  статора и поддержание 1 требует при больамх ударных нагрузках большого запаса по напр жению возбудител -и высоковольтного исполнени  ротора. Ограничение напр жени  возбудител  дл  выполнени  указанных режимов пр водит к колебательности систекы при больших ударных перегрузках. Цель изобретени  - улучшение регулировочных характеристик электропривода и повьаиение перегрузочной способности синхронного двигател  при ограниченном напр жении возбудител  . Поставленна  цель достигаетс  те что в известный электропривод допол нитель-HQ введен формирователь сигна ла заданного реактивного момента синхронного двигател , входы которо соединены с задатчиком потокосцепле ни  и с регул тором возбуждени , а выход подключен к вычислительнол блоку, причем вычислительный блок с блоками умножени  в каждой из цепей формировани  сигналов управлени  по перечной и продольной составл ющих тока статора и формировател ми сигналов защанного потокосцеппени  по продольной и поперечной ос м содержит дополнительно два сук атора и два блока умножени , первые входы к торых соединены с выходом формирова тел  сигнсшов заданного потокосцеплени  по ос м, при этом выходы всех указанных блоков умножени  через упо м нутые сумматоры подсоединены ко входам регул торов продольной и поперечной составл  01дих тока статора. Кроме того, формирователь сигнала заданного реактивного момента синхро ного двигател  содержит последовательно включенные релейный элемент, динамическое звэно,задатчик интенсивности и блок делени , вход делени  которого соединен с задатчиком потокосцеплени , а выход - с вычислительным блоком, при этом вход релейного элемента соединен с выходом регул тора возбуждени . На чертеже представлена функциональна  электрическа  схема электро .привода. Кгикда  фаза статора синхронного двигател  1 питаетс  от реверсивного регулируемого источника питани  2-4 соответствекно. Обмо- ка возбуждени  синхронного двигател  1 питаетс  от I регулируемого возбудител  5. На валу синхронного двигател  имеетс  датчик 6 углового положени  ротора, выходные сигнсшы которого пропорционсшьны тригонометрическим функци м угла поворота ротора синхронного двигател  cos оС и sin ОС, где о - электрический угол поворота ротора. Кроме того,на валу синхронного двигател  1 имеетс  датчик скорости - тахогенератор 7. Управл ющие входы источников питани  2-4 подключены к выходам блока 8 пр мого преобразовани , который переводит управл ющие сигналы из координат, св занных с ротором синхронного двигател , к фазовым координатам. На входы блока пр мого преобразовани  подключены выходы датчика 6 и выходы регул торов продольной 9 и поперечной 10 составл ющих тока статора. На вход регул торов 9 и 10 подаютс  сигналы отрицательной обратной св зи соответственно по продольной и поперечной составл ющим тока статора. Сигналы отрицательной обратной св зи по составл юощм тока статора снимаютс  с выхода блока 11 обратного преобразовани , котоЕ 1Я осуществл ет преобразование фазных токов статора в продольную и поперечную составл ющие тока статора. На входы блока 11 подаютс  сигналы с выхода датчиков 12-14 тока фаз статора синхронного двигател  и сигналы с выхода датчика 6. Кроме того, на входы регул торов 9 и 10 через соответствующие диналмческие звень  15 и 16 подгиотс  сигналы компенсации ЭДС вращени  ро-. тора синхронного двигател . На выходе у| «ожител  17 получают сигналы: Ufewx ed -Iisq.- хз  a на выходе умножител  18 Ufet ,, eq где ej, ец - ЭДС вращени  ротора синхронного двигател  по продольной и поперечной ос м соответственно; V - скорость вращени  ротора двигател ; - ток статора синхронного двигател  по поперечной оси; Xjo - реактанц статора по поперечной оси; Yj, V - потокосцеплени  статора по продольной и поперечной ос м соответственно (все переменные здесь и далее даны в относительHnjx единицах) . При этом Hjd. Xsd-isd + if где Xj - реактанц статора по продольной оси; lyj - ток статора по продольной оси; wd реактанц взаимоиндукции статора и ротора; i| - ток возбуждени  двигател  Сигналы задани  на регул торы 9 и 10 подаютс  с выхода вычислительного блока, на входы которого подаютс  сигналы с выхода регул тора скорости и формировател  сигнала защанного реактивного момента синхронного двигател . Узел регул тора скорости вкл чает в себ  собственно регул тор 19 и блок 20 делени . На вход регул тора 19 подаетс  сигнал задани  с выхода задатчика 21 интенсивности через фильтр 22 и сигнал отрицательной обратной св зи по скорости с выхода тахогенератора 7. На один из входов блока 20 делени  подаетс  сигнал mq с выхода регул тора 19, а на другой вход подаетс  сигнал квадрата заданного потокосцеплени и у с выхода нелинейного элемента 23. На вход нелинейного элемента 23 подаетс  сигнал с выхода делител  24. Дл  скорости синхронного движени  ниже основной сигнал на выходе делител  эаписываL . етс : и Ч W сигналы заданной ЭДС и основной скорости синхронного двигател , т.е. система регулировани  поддерживает заданное потокосцепление У const. При скорости привода вьлЬе основной сигнал на выходе делител  24 записываетс : Ь,, т.е. система регулировани  поддержи вает посто нство ЭДС, так как в это случае е„-Уп tVtCOhSt. Управл юЕЦИй вход возбудител  5 подсоединен к выходу регул тора 25, ко торый выполн ет роль регул тора потокосцеплени  возбуждени . На вход регул тора 25 (в общем случае интег ропропорцион сшьно-дифференциального подаетс  отрицательна  обратна  св  по потокосцеплению и сигнал задани  Обратна  св зь потокосцеплению формируетс  путем суммировани  на вход регул тора 25 сигналов, поступающих с блока 11 обратного преобразовани  и с датчика тока статора таким образом , чтобы суммарный сигнал обрат ной св зи был бы равен; f md-4d где У потокосцепление возбуждени  Xj- реактанц обмотки возубждени Сигнал задани  на регул тор 25 формируетс  суммированием на его вх де сигналов с выхода нелинейного эл мента 26 и с выхода узла формировани  заданных значений тока статора аким образом, чтобы и ш - f 1 . Л13---- fsdc} -Т-- «dqi md X fi-id где 4f{o - заданное значение потокосцеплени  возбуждени ; Xjj- переходный реактанц по продольной оси; заданное значение продольной составл ющей тока статора . На выходе нелинейного элемента 26 получают сигнал, равный Ы, где V / %,-j - заданные значени  по токосцеплений статора по Поперечной и продольным ос м со , соответственно. Сигнал подаетс  н& вход нелинейного элемента 26 с выхода нелинейного элемента 27, который выполн ет функцию: i Ubbin (Jsg 549 Дополнительно введенный в систему регулировани  электроприводом формирователь сигнала заданного реактивного момента синхронного двигател  содержит последоватепьно включенные релейный элемент 28, динамическое звено 29 с передаточной функцией, вид которой определ етс  дл  каждого конкретного электропривода, задатчик интенсивности с пропорциональным звеном 30 и интегратором 31, а также блок 32 делени . На вход пропорционального звена 30 подаетс  нулевой сигнал, а на вход интегратора 31 - сигнал с выхода регул тора 25 через релейный элемент 28 и динамическое звено 30 таким образом, чтобы на выходе задатчика интенсивности по вилс  сигнал заданного реактивного момента д при выходном сигнале регул тора 25, соответствующем максимальному напр жению возбудител  5. Сигнал делитс  в блоке 32 делени  на квЪдрат заданного потокосцепЛенин Уа Вычислительный блок с блоками 33 и 34 умножени  в каждой из цепей формировани  сигналов задани  поперечной и продольной составл ющих тока статора и формировател ми сигналов заданного потокосцегшени  по продольной и поперечной ос м содержит дополнительно два сумматора 35 и 36 и два блока 37.и 38 умножени , первые входы которых соединены с выходом формировател  сигнала згшанного реактивного момента синхронного двигател , а вторые - с выходами соответствующих формирователей сигналов заданного потокосцеплени  поос м, при чтом выходы всех укааапних блоков Умножени  через упом нутые сумматоры подсоединены к входам регул торо 9 и 10. На выходе блока умножени  37 получают сигнал: bl,u -;р- «Ч9- Сигнал Yjq формируетс  по зависимос ( «V}где Хе - произвольный реактанц; ijon, - заданное значение тока статора по поперечной о На выходе блока умножени  38 палуч ют сигнал: b.., формирование сигнала Yida етс  нелинейными элементами 39 и 4 по зависимости: ,4На входы сумматора 35 подаютс  сигн лы с выходов блоков умножени  33 и при зтом на его выходе по вл етс  сигнал iscfij, заданного значени  тока статора по продольной оси: -t-, . ( На входы сумматора 36 подаютс  сигналы с выходов блоков 37 и 34 умнож ни , при этом на его выходе по вл етс  сигнал заданного значени  тока статора по поперечной оси: , 1 .,,.., 7 U Электропривод работает следующим образом. При ударном приложении нагрузки .к валу двигатель развивает момент благодар  тому, что возрастает зада ние на ток статора и ток возбуждени Так как напр жение возбудител  огра ничено, то он выходит на ограничени раньше, чем двигатель развивает тре буемый момент, при этом на выходе релейного элемента 28 по вл етс  си нал, служащий заданием интегратору 31, на выходе которого с заданным темпом нарастани  по вл етс  сигнал заданного значени  реактивного момента двигател , который делитс . на квадрат заданного потокосцеплени fn и  вл етс  составной частью задани  составл ющих тока статора. Таким образом, дл  обеспечени  требуемого момента асинхронного двигател  ограниченные возможности по форьдарованию возбуждени  компенсируютс  дополнительным формированием тока статора. Электропривод позвол ет использовать возбудители с меньшим запасом по напр жению. Кроме того, увеличиваетс  быстродействие система.вследствие меньшей инерционности цепи статора по сравнению с цепью возбуждени . При этом обеспечиваетс  режим работы электропривода, при котором в установившемс  режиме потокосцепление статора УЗ поддерживаетс  равным номинальному Чн также поддерживаетс  cos Ч 1. В переходном режиме осуществл етс  дополнительное формирование тока статора и поддержание потокосцеплени  в воздушном зазоре Ч , равном Уц. При этом cosf 1. Требовани  по запасу напр жени  возбудител  снижаютс , и при ограниченном напр жении возбудител  характер переходных процессов сохран етс  близким к оптимальному. Формула изобретени  1.Электропривод с синхронным двигателем по авт. св. № 520682, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  регулировочных характеристик и повышени  перегрузочной способности синхронного двигател  при ограниченном напр жении возбудител , в него дополнительно введен форЛмрователь сигнала заданного реактивного момента синхронного двигател , входы которого соединены с задатчиком потокосцеплени  и с регул тором возбуждени , а выход подключен к вычислительному блоку.
2. 2.Электропривод по п. 1, отличающий с  тем, что вычислительный блок с блоками умножени  в каждой из цепей формировани  сигналов управлени  поперечной и продольной составл ющих тока статора и формировател ми сигналов заданного потокосцеплени  по продольной и поперечной ос м содержит дополнительно два сумматора и два блока умножени , первые входы которых соединены с выходом формировател  сигналов заданного потокосцеплени  по ос м, при зтом выходы всех указанных блоков умножени  через упом нутые сумматоры подсоединены ко входам регул торов продольной и поперечной составл ющих токп статора.
3. 3.Электропривод по пп. 1 и 2, о-тличающийс  тем, что формироватсУ1Ь сигнала заданного реактивного момента синхронного двигат.ел  содержит последовательно включенные репейный элемент, динамическое звено, задатчик интенсивности и блок делени , вход делени  которого соединен с задатчиком потокосцеплени . а выход - при этом соединен деки . 980946010 с вычислительным блоком.Источники информации, вход релейного элементаприн тые во внимание при экспертизе с выходом регул тора воэбуж- 1. Авторское свидетельство СССР . 520682, кл. Н 02 Р 5/40, 1970.