Устройство для измерения пульсаций момента асинхронных двигателей — SU 1606882 (original) (raw)

же., блока для определения гладких составляющих тока.Устройство для измерения пульсаций момента (фиг.1) содержит датчики 1 фазных токов и датчики 2 фазных5напряжейнй, выходы которых соединеныс первым входом блока 3 интеграторов, первая группа выходов которогосоединена с одним из входом блока 4умножения, вторая группа которого соединена с выходами блока 5 определения гладких составляющих тока, напервый вход которого поцается сигналзадания полного тока двигателя, а навторой вход - сигнал зацания частотыСвращения.В устройство для измерения пульсаций момента введены логический блок 6,7 для оредееи р составляющих тока, блок 8 умножения исумматор 9. Выходы датчиков 1 фазныхтоков соединены с логическим блоком 6и первым входом блока 7 для определения реальных составляющих тока. Второй вход блока 5 для определения гладких составляющих тока соединен с:вторым входом блока 3 интеграторов, апервый выход логического блока б соединен с третьим входом блока 5 дляопределения гладких составляющих тока и с третьим входом блока 3 интегратора. Второй выход логического блока 6 соединен с вторым входом блока 7 для определения реальных состав 35ляющих токов, с четвертым входом блока 5 для определения гладких составляющих тока и с четвертым входом блока 3 интеграторов. Третий выход логического блока 6 соединен с третьимвходом блока 7 для определения реальных составляющих токов, выходы которого соединены с пятым и шестым вхоцомблока 3 интеграторовцве группы входов которого соединены с входом бло.45ка 8 умножения, а выходы блоков 4 и 8умножения соединень 1 с сумматором 9,выход которого образует выход устройства,Блок 3 интеграторов , логический блок 6 и блок 7 для определения реальных составляющих тока образуют блок 10 для определения потокосцепления ротора, имеющий шесть выходов и три входа. По-первому и второмувыходам определяются составляющие нотокосцепления ротора, по третьему и четвертому - определяются составляющие реального тока, а по пятому и шестому - определяются логические сигналы.Блок 10 определения потокосцепления ротора имеет три входа, На первый вход подаются сигналы фазных токов, на второй вход - сигналы фазных напряжений, а на третий вход - сигнал задания частоты вращения.Блок определения потокосцепления ротора (фиг,2) содержит логический блок 6 на три выхода, блок 7 определения реальных составляющих токов на три входа и два выхода, дифференцирующий блок 11, семь масштабных усилителей 12-18, два блока 19,20, преобразования координат, блок 21 определения действительной составляющей напряжения, блок 22 определения мнимой составпяющей напряжения, блок 23 определения линейного напряжения, восемь сумматоров 24-31, два интегратора 32 и 33, два ключа 34 и 35, два блока 36,37 деления. Датчики 1 фавных токов соединены с логическим блоком 6, первым входом блока 7 для определения реальных составляюших токов и первым входом дифференцирующего блока 11. Первый выход блока 7 определения реальных составляющих токов соединен с входами первого 11, второго 13, третьего 14 масштабных усилителей и с первым входом второго координатного преобразователя 20, а второй выход блока 7 соединен с вторым входом второго координатного преобразователя,20, а второй выход блокасоединен с вторым входом второго координатного преобразователя 20 и с входами четвертого 15 и пятого 16 масштабных усилителей, Первый выход логического блока б соединен с вторым входом блока 7 определения реальных составляющих токов а второй выход олока 6 соединен с третьим входом блока 7, с третьим входом дифференцирующего блока 11, выходы которого соединены с шестым 17 и с седьмым 18 масштабным усилителем, с первы:м входами первого 19 и второго 20 блоков преобразования координат, .с первыми входами блока 21 определения действительной составляющей напряженияКроме того, второй и третий выходы логического блока 6 образуют пятый и шестой выхо,ц блока 10 определения потокосцепления ротора. Второй вход блока 21 соединен с датчиками 2 фазныхпервым входом восьмого сумматора 31,второй вход которого соединен с выхо 10 выходы второго координатного преобразователя 20 образуют третий и четвертый выход блока 10 определения потокосцепления, по которому определяютсясоставляющие тока в опорной системекоординат,Блок 5 определения гладких составляющих токов (фиг.З) содержит три элемента И 38-40 блок 41 управления, дваэлемента ИЛИ 42 и 43, коммутатор 44,высокочастотный генератор 45, блок 46ключей, счетчик 47, блок 48 делителейна два, генератор 49 функций Уолшадля аппроксимации косинусоидальныхфункций, генератор 50 функций Уолшадля аппроксимации синусоидальных функций, два блока 51 и 52 аналоговых ключей, два сумматора 53 и 54. Частотный сигнал, определяющий задание на ляющим входом коммутатора 44, второйвход которого соединен с выходом генератора 45 и вторым входом второгоэлемента И 39, Кроме того, третийвыход К.З блока 41 управления соединен с единичным управляющим входомблока 46 ключей. Выход коммутатора 44соединен с информационными входамиблока 46 ключей, управляющие входыкоторого соединены с вторым выходом 55 5 ,1606882 6напряжений непосредственно, а второй ного преобразователя 19, первый выходвход блока 22 соединен с датчиками 2 которого соединен с первым входомфазных напряжений через блок 23 опре- седьмого сумматора 30, второй входделения линейных напряжений. Выход блокоторого соединен с выходом третьегока 21 определения действительной сос- сумматора 26, а второй выход коордитавляющей напряжение соединен с первым, натного преобразователя 19 соединен ссумматором 24, второй вход которогосоединен с выходом первого масштабно, го усилителя 12, а третий вход " с дом четвертого сумматора 27. Выход.выходом шестого масштабного усилите- сумматоров 29 и 30 образуют первый иля 17, а выход первого сумматора 24 второй выход блока 10 определения посоедиыен с входом первого интеграто- токосцепления, по которому определяра 32, первого ключа 34 и первым вхо- ,ются составляющие потокосцепления родом первого блока 36 деления. Выход 15, тора в опорной системе координат, аблока 22 определения мнимой составляющей напряжения соединен с первымвходом второго делителя 37, с входомвторого сумматора 25, второй вход которого соединен с выходом четвертого 20масштабного усилителя .15, а третийвход - с выходом седьмого масштабногоусилителя 18, а выход второго сумматора 25 соединен с входом второго интегратора 33, второго ключа 35, вто-,рые входы первого 36 и второго 37блоков деления и второй вход дифференцируюшего блока 11 объединены иобразуют третий вход блока 10 определения потокосцепления, по которому 30подается сигнал, пропорциональныйчастоте вращения,Выходы первого интегратора 32 ипервого ключа 34 объединены и соединены с входом третьего сумматора 26, 35 частоту вращения гладкой составляющейвторой вход которого соединен с вы- тока 5, который соединен с первымходом второго масштабного усилите- входом первого элемента И 38, с перля 13, Выходы второго интегратора 33 вым входом коммутатора 44 и с первыми второго ключа 35 объединены и сое- входом блока 41 управления, первый идинены с входом четвертого суммато третий выходы которого через первыйра 27, второй вход которого соединен элемент ИЛИ 42 соединен с первь 1 мс выходом пятого масштабного усилите- входом второго элемента И 39 и управля 16. Третий выход логического блока 6 соединен с управляющим входомпервого 34 и второго 35 ключей, пер.вого 36 и второго 37 блоков деленияи третьего масштабного усилителя 14.Выход. первого блока 36 деления соединен с входом пятого сумматора 28,второй вход которого объединен с 50вторым входом шестого сумматора 29 исоединен с выходом третьего масштабного усилителя 14, а первый вход шес-. логического блока 7, третий выход котого сумматора 29 соединен с выходом торого соединен с вторым входом бло, второго блока 37 деления. Выход пя- ка 41 управления. Выходы блока 46того сумматора 28 соединен с вторым ключей соединены с входами счетчивходом координатного преобразовате- ка 47, выход которого соединен сля 19, а. выход шестого сумматора 29 третьим входом второго элемента И 39,. соединен с третьим входом координат- с третьим входом блока 41 управленийсЪи с первым входом третьего элементаИ 40, второй вход которого соединен.с вторым выходом блока 41 управления. Выход третьего элемента И 40 соединен с вторым входом первого элемента Й 38, выход которого соединенс первым входом второго элементаИЛИ 43 второй вход которого соединенс выходом второго элемента И 39, авыход второго элемента ИЗЖ 43 соединен с входом блока 48 делителей надва.Устройство для измерений пульсациймомента асинхронного двигателя работа ет следующим образом,Асинхронный двигатель получает питание от автономного инвертора. Фаз,ные токи измеряются датчиками тока, а Фазные напряжения " датчиками 2 фазных напряжений, Сигналы с выхода датчиков 1 тока подаются на логический блок б,дифференцирующийблок 11 и блок 7 определения проекцийтоков. В блоке 6 формируются линейные 25токи (выход 1), логические сигналы(выход 2) и выход 3,По Фазным и линейным токам (выход 1 блока 6) под действием управляющих импульсов (выход для бло-. 30ка 6) блок 7 определения проекций токов формирует реальные составляющиетока в допустимой системе координат.Будем считать для конкретности, чтоопорной является Фаза А, а положениерезультирующего вектора отсчитывается относительно этой фазы. Тогда навыходе блока 7 определения проекцийтоков появляются сигналы, которыеподаются на первый 12, второй 13, тре тий 14, четвертый 15, пятый 16 масштабные усилители и второй координатный преобразователь 20. В то жевремя блок 6 по знакам фазных токовФормирует логические сигналы, которые 45подагются на управляющие входы первого 19 и второго 20 координатных преобразователей, в блок 21 определениядействительной составляющей напряжения, блок.22 определения мнимой сос-.тавляющей напряжений и блок 7 определения проекций токов.Сигналы с выхода датчика 2 Фазныхнапряжений подаются в блок 27 определения линейных напряжений и в блок 21 55определения действительных составляющих напряжения, а также в блок, навыходе которого по логическим сигналам блока б Формируется действительная составляющая напряжения, котораяподается на вход первого сумматора 24, Сигнал с выхода блока23 подается на блок 22 определения линейной составляющей, напряжения, на выходе которого под действием управляющего сигналов логического блока формируется мнимая составляющая напряжений, которая подается на второй сумматор 25 и первый вход второго делителя 37.В дифференцирующем блоке 11 определяется модуль вектора тока,.а затем модуль дифференцируется и умножается на гармонические функции, синтез которых целесообразно осуществить на Функциях Уолша, что позволяет процесс синтеза гармонических функций и процесс умножения объединить .в одном блоке, По приходу логическогосигнала с выхода блока б начинаетсяпроцесс синтеза гармонических функций с одновременным умножением этихфункций на производство тока. В ма-сштабном усилителе 18 выходной сигнагг дифференцирующего блока 11 умно.жается на коэффициент и на выходесумматора 24 появляется сигнал, который подается на вход первого интегратора 32 и первого делителя 36,Выходной сигнал подается на вхоцвторого делителя 36 и на первый входсумматора 25, на второй вход которогоподается сигнал с выхода масштабногоусилителя 19. Таким образом, на выходе сумматора 24 появляется сигнал,который подается на вход второго интегратора 32.При появлении управляющего импульса на третьем выходе логического блока б ключи 33 и 34 размыкаются иначинается процесс интегрирования,т.е. идет процесс определения проекций потокосцеплений в допустимой системе координат.Для определения потокосцепления вопорной системе координат необходимоосуществить поворот допустимой системы координат на заданный угол, поворот на заданный угол определяется логическими сигналами с второго выходалогического блока 6.Как только результирующий векторсовпадает с одной из допустимых осейкоординат, на выходе логического блока 6 появляется импульс, по которомуне только размыкаютсл ключи 33 и 34,но и определяются начальные условия.Дпя перевода начальных условий к опорной. системе координат служат блоки 19 и 20 преобразования координат, которые осуществляют преобразование парка. Блок 19 преобразования координат преобразует к опорной системе координат вектор потокосцепления, а блок 20 - вектор тока. В отличие от известных введенные координатные преО образователи осуществляют дискретные повороты векторов потокосцепления и тока на фиксированный угол, Выбор угла зависит от логических сигналов.Таким образом, на первом выходе координатного преобразователя 19 появляется сигнал, который поступает на один из входов сумматора 30. На втором выходе координатного преобразователя 19 появляется сигнал, который в сумматоре 31 суммируется, что позволяет ца выходе сумматоров 30 и 31 получать проекции вектора потокосцепления в опорной системе координат. Выход сумматоров 30 и 31 образует первые 25 два выхода блока 10, выходы преобразователя координат 20 образуют третий и четвертый выход блока 1 О определения потокосцепления, а на выходе координатного преобразователя 20 получают проекции Ректора тока в опорной системе координат.На первый вход элемента И 38, на первый вход управляющего блока 4) и на первый вход коммутатора 44 пода 35 ется частотный сигнал, пропорциональный частоте вращения. Выход коммутатора 44 соединен с информационными входами блока 46 ключей, на управляющие входы которого подается сигнал 40 с второго выхода логического блока 6, а на второй вход блока 41 управления подается сигнал с третьего выхода логического блока б, По приходу первого импульса с логического блока 6 и по приходу импульса частотного сигнала на выходе блока 4 управления по каналами 2 выдаются управляющие им. пульсы, Канал 2 подготавливает к срабатыванию третий элемент И 40, а канал 1 через элемент ИЛИ 42 подключает высокочастотный генератор 45 через соответствующий ключ блока 46 ключей ;на заполнение счетчика 47. На время заполнения счетчика уррявляющий сигнал с выхода генератора 45 через элемент ИЛИ 43 поступает ня блок 48 деления частоты ца два. При этом происходит выбор допустимой системы координат, так как емкость счетчика, определяемая сигналами с блока 6, согласована с углом поворота допустимой системы координат, т,еемкость одного блока счетчика соответствует числу импульсов, которые поворачивают синтезированный вектор на 60 эл.град, Если, например, при включении системы регулирования реальный вектор тока находился между 180 и 240 эл.град., то на входе блока ключей действует сигнал, который вводит четыре блока, и синтезированный вектор тока поворачивается на 240 эл,град. (идет реальный вектор тока), Так как счетчик 47 заполнился, на его выходе появился импульс, инверсным сигналом которого закрывается элемент И 39, а инверсным сигналом элемента И 40 закрывается элемент И 38. Таким образом, импульсы на вход блока 48 делителей не поступают (осуществилась грубая синхронизация) .При действии следующего импульса емкость счетчика 46 увеличивается на постоянную величину, а на выходе счетчика 47 снова появляется нулевой сигнал. Меняется управляющий сигнал, коммутатора 44 и счетчик 46 начинает заполняться частотой, более низкой, чем частота генератора, При этом может быть три варианта: счетчик заполняется раньше, чем кончился управляющий сигнал, счетчик це успел заполниться.на время действия управляющего сигнала и сигналы закончились одновременно.ГГервый вариант означает, что син. тезированный вектор тока опережает реальный. В этом случае на выходе счетчика 47 появляется импульс, который совместно с импульсом по каналу 2 через третий элемент И 40 закрывает первый элемент И 38 и частотный сигнал це поступает в схему формирования гармонических Функций, и вращение синтезированного вектора тока прекращается.Второй вариант означает, что синтезированный вектор тока отстает от реального. Тогда за время действия управляющего сигнала по ка 1 алу 2 с выходя счетчика 47 ио входу 3 блока 4, управления це поступил сигнал, подтвержлающй заполнениека 47. В этом случае блок 41 управления после окончания очередного сиг12 1, Устройство для измерения пульсаций момента асинхронных двигателей, содержащее датчик фазных токов, датчик фазных напряжений, блок интеграторов на шесть входов, Елок для определения гладких составляющих токов на четыре входа, первый блок умножения, причем выходы датчиков фазных напряжений соединены с первым входом блока интеграторов, первая группа выходов которого соединена с одним из входов блока умножения, вторая группа входов которого соединена с выходами блока для определения гладких составляющих тока на четыре входа, на первый вход которого подается сигнал задания полного тока двигателя, а на второй вход - сигнал задания частоты вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введен логический блок на три выхода, блок для определения реальных составляющих тока на три входа, второй блок умножения и сумматор, причем выходы датчиков фазных токов соединены с логическим блоком и первым входом блока для определения реальных составляющих тока, а первый выход логического блока соединен с третьим входом блока для определения гладких составляющих тока и с третьим входом блока интеграторов, а второй выход логического блока сое- . динен с вторым входом блока для определения реальных составляющих тока, с четвертым входом блока для определения гладких составляющих тока, с четвертым входом блока интеграторов, а .третий выход логического блока соеди 11 160688 нала по каналу К 2 Формирует сигнал по каналу 3, который блокирует состояние блока 46 ключей, а коммутатор 44 вновь подключает генератор к счетчику, и высокая частота через элементы И 39 и ИЛИ 43 подается на вход блока делителей на два. 4 ле.- мент И 39 будет открыт на время до заполнения счетчика 47. Так как син тез гармонических сигналов осуществляется от высокочастотной последовательности импульсов, то синтезированный вектор тока догоняет реальный. Как только счетчик 47 заполнится, иа его выходе появился импульс, который закрыл элемент И 39 и снял действие . управляющего сигнала КЗ, что увеличи,ло емкость счетчика 46 и переключило коммутатор на следующую позицию. Вре мя действия сигнала по каналу КЗ переменное и зависит от времени дозапол" ненни счетчика. Третий вариант означает, что реаль ный и синтезированные векгоры токоввращаются с .одинаковой угловой ско. ростью и сигнал по каналу КЗ не появляется. Последовательность импульсовс выхода блока 48 поступает на вход 30блоков 49 и 50. В блоке 49 из последовательности импульсов синтезируктсяфункции Уолша, которые используютсядля аппроксимации косинусоидальныхколебаний, в блоке 50 - синтезируются Функции Уолша, которые используются для аппроксимации синусоидальныхколебаний. В блоках 51 и 52 синтезированные Функции Уолша с помощью весовых коэффициентов умножаются на сигнал 40задания полного тока двигателя, а затем суммируются в усилителях 53 и 54.Таким образом, на выходе усилителей 53 и 54 появится проекция тока, онреде" ляемые гладкой составляющей тока 45первой гармоникой), амплитуда которой определяется сигналом задания полного . тока, а Фаза определяется фазой реального тока.Таким образом, первые и вторые 50 выходы блока 10 определения потокосцепления определяют составляющие век- . тора потокосцепления, а .третий и четвертый выходы определяют составляющие реального тока в опорной системе координат.В блоке 8 умножения осуществляется умножение проекций вектора потокосцепления на проекции вектора реальноно тока и на выходе этого блока появляется составляющая пульсирующая момента, в блоке 4 умножения осуществляется умножение проекций вектора потокосцепления на проекции вектора гладкого тока и на выходе этого блока появляется сигнал, пропорциональный гладкой составляющей момента. В сумматоре 9 осуществляется алгебраическое, суммирование выходных бйгналов блоков 4 и 8 на выходе блока 9 появляется сигнал, пропорциональный пульсации момента.Данное устройство предназначено для использования его в качестве датчиков в частотно-регулируемом приводе,формула изобретениянен с третьим входом блока для определения реальных составляющих тока и с вторыми входами блоков определения реальных составляющих тока и оп 5 ределения гладких составляющих тока, выоды которого соединены с пятым, и шестым входами блока интеграторов, первая и вторая группы выходов которого соединены с входами второго блока 10 умножения, а выходы блока умножения соединены с сумматором, выход которого образует выход устройства. 2. Устройство по п.1, о т л и - 15 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, блок определения гладких составляющих тока содержит три элемента И, блок управления, два элемента ИЛИ, генератор функций Уолша для косинусоидальных функций, генератор функций Уолша для синусоидальных функций, два блока задания весовых коэффициентов и два сумматора, коммутатор, генератор, счетчик и блок ключей, причем первый ;-, вход элемента И является вторым входам блока для определения гладких составляющих тока соединен с первым входам коммутатора и с первым входом 30 блока управления, первый и третий выходы которого соединены с первым ,элементом ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и управляющим входом коммутато, ра, второй вход которого соединен с выходом генератора и с вторым входом второго элемента И, а выход коммутатора соединен с информационным входом блока ключей, единичный управляющийвход которого соединен с третьим выходом блока управления, а информационные входы ключей являются третьим входом блока для определения гладких составляющих тока, а выходы блока ключейсоединены с входами счетчика, выходкоторого соединен с третьим входом второго элемента И, с третьим входом блока управления и с первым входом третьего элемента И, второй вход которогосоединен с вторым входом блока управления, а выход третьего элемента Исоединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ,второй вход которого соединен с выходомвторого элем нта И, а выход второгоэлемента ИЛИ соединен с входом блокаделителя на два, выход которого соединен с входом генераторов функцийУалша для косинусаидальных и синусоидальпых функций, а выходы гененатораФункций Уолша для косинусоидальныхфункций через первый блок заданий весовых коэффициентов соединены с входами первого сумматора, а выход генератора функций Уолша для синусопдальных функций через второй блок заданиявесовых коэфФициентов соединен свходом второго сумматора, первый входблока для определения гладких составляющих тока соединен с одним из входов первого и второго блоков заданиявесовых коэффициентов, второй входблока управления является четвертымвходом блока для определения гладкихсоставляющих тока.1 б 06882 г,8 Иннин нп ток оставитель Н.Лехред Л,Олийнык.Мал ек пеме дакт каз 3545 Тираж 46 НИИПИ Государственного комитета п1 13035 Москва, БШ " Ф дписное ГКНТ и открытия б., д. 4/5 обретенРаушска и датепский комбинат нПатент, г, ужгоро д

Смотреть

Устройство для измерения пульсаций момента асинхронных двигателей