Запорожец  Издания 

0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22


1.10. Схема канала формирования управляющих импульсов ТНПЧ

Единичные сигналы управления /Г, t/p используются для

управления частотой и фазой выходного напряжения ТНПЧ. Единичные двухфазные сигналы в блоке преобразования фаз ПФ

преобразуются в единичные трехфазные сигналы Ua, Ub и Uc-Эти сигналы далее поступают на блок преобразования синусоидальных сигналов в управляющие сигналы прямоугольной формы БПСН. Блок преобразования сигналов напряжения включает в себя пересчетный блок выделения сигналов линейных напря-

жений Uab, Ubc и Uca и шесть каналов (по числу групп тиристоров ТНПЧ) формирования импульсов управления частотой и фазой напряжения ТНПЧ.

На рис. 1.10 приведена схема одного канала формирования импульсов управления частотой и фазой ТНПЧ. Он включает в себя усилитель формирователя УФ, дифференцирующий усилитель УД и инвертирующий усилитель УИ. На выходе дифференцирующего и инвертирующего усилителей включены две ячейки транзисторных эмиттерных повторителей. В канале формирования импульсов дифференцированием управляющего сигнала выделяются разнополярные сигналы требуемого перехода напряжения преобразователя через нуль. Эти сигналы воздействуют на эмиттерные повторители ЭПу и ЭЯ2, на выходе которых получаются импульсы, соответствующие моментам начала положительной и отрицательной полуволн напряжения ТНПЧ. С выхода блока преобразования синусоидальных сигналов БПСН (рис. 1.9) импульсы выходных эмиттерных повторителей поступают на блок триггеров БТР управления выпрямительными группами тиристоров ТР и инверторными группами тиристоров ГРи. Посредством триггеров задается режим работы выпрямительной и инверторной групп.

Для точного воспроизведения частоты и фазы выходного напряжения ТНПЧ используется такое же следящее регулирова-

ние, как и в системах ТПЧ (рис. 1.8). Для слежения за частотой и фазой напряжения ТНПЧ контролируется его выходное напряжение, которое вначале перечитывается из трехфазной системы Ua, Ub Uc в двухфазную Ua. и t/3, а затем в отдельных блоках выделения модуля и деления выявляются единичные сигналы с мгновенными значениями синусной и косинусной составляющих напряжения ТНПЧ-t/J = cosи / = 51пф.

В блоках перемножения эти сигналы перемножаются с мгновенными значениями задающих сигналов управления /** = созф

и f/** = sin ф. В результате последующего суммирования получается управляющий сигнал [/у==з1п(ф/ - ф1). Этот сигнал через ПИ-регулятор фазы РФ воздействует на систему импульсно-фазового управления ТНПЧ и обеспечивает точное соответствие частоты и фазы выходного напряжения задаваемому из системы векторного управления асинхронного привода.

Следует обратить внимание на то, что известные ограничения частоты выходного напряжения ТНПЧ в зависимости от частоты напряжения сети /тнпч 0»5fc сохраняются и при управлении ТНПЧ в системах векторного управления. Для расширения диапазона частот выходного напряжения ТНПЧ в системах векторного управления могут быть использованы известные решения для приводов ТНПЧ-АД, а именно использование для питания ТНПЧ источников повышенной частоты и применение принудительной коммутации тиристоров преобразователя.

1.2.4. Низкочастотные ТНПЧ на базе реверсивных преобразователей постоянного тока (рис. 1.11). В системах векторного управления для низкооборотных частотных электроприводов по- является возможность использования стандартных реверсивных тиристорных преобразователей постоянного тока, которые включаются в каждую фазу двигателя и управляются сигналами, поступающими с выхода системы векторного управления приводом. В каждой фазе привода имеется контур регулирования мгновенного тока с регуляторами тока РГл, РТв, РТс и контуры


1.11. Схема привода с низкочастотным ТНПЧ на базе реверсивных преобразователей постоянного тока



регулирования мгновенного напряжения с регуляторами напряжения РНау РНв, РНс, с которых подаются управляющие импульсы на реверсивные выпрямители УВа, УВв, УВс.

Отличительной особенностью схемы является возможность регулирования угла открытия а и длины пилообразного опорного напряжения управления тиристорами [9J.

1.3 Индикация вектора магнитного потокосцепления

1.3.1. Датчик вектора магнитного потока на элементах Холла. Датчики Холла позволяют осуществить точную фиксацию положения волны магнитного поля в зазоре машины относительно системы координат, неподвижной по отношению к статору. Сигналы, получаемые с датчиков, соответствуют значению магнитного поля в данный момент в месте установки датчиков. При идеальном, синусоидальном, распределении поля в зазоре машины сигнал на датчике имеет синусоидальную форму и пропорционален косинусу угла между положением волны поля и осью, на которой установлен датчик. Однако реальные сигналы имеют в своем составе помеху, обусловленную высокочастотными зубцовыми гармониками, низкочастотную помеху, обусловленную обмоточными данными, и помеху от несинусоидальности питающего двигатель напряжения.

В соответствии с выбором системы координат (а, р) один из датчиков необходимо устанавливать на магнитной оси фазы Л, совпадающей с осью а. Второй датчик теоретически необходимо установить на оси, сдвинутой но отношению к а на угол л/2, однако практически это осуществить трудно, так как магнитная ось фазы А совпадает с серединой зубца статора, а ось р обычно оказывается расположенной на раскрытии паза. Поэтому вторым вариантом является установка второго датчика Холла на магнитной оси фазы В (фазовый сдвиг между напряжением датчиков 2л/3) 20]. Оказывается, что установка второго датчика может быть произведена в зоне углов от л/3 до 2л/3 и в результате может быть получен необходимый сигнал, сдвинутый на угол л/2. Действительно,

Ua == Щ COS + COS (ц + ц);

f/p = а COS + л/2) = а sin т],

(1.9)

где У] - угол между вторым и первым датчиками, отсюда коэффициенты ах и а2 должны быть:

ai = а ctg т; == - a/sin т],

(1.10)

и при фазовом сдвиге 2л/3

= -a/V3;

2а/V3.

Техника установки датчиков на зубце статора зависит от типа применяемого датчика Холла. При установке кристалли-

ческого датчика (германиевого в корпусе из эпоксидной смолы), имеющего толщину, достигающую 2 мм, необходимо в зубце выполнить гнездо, что, естественно, осложняет практическое применение датчиков этого типа, кроме того, германиевые датчики имеют весьма высокий температурный дрейф. В настоящее время промышленностью изготовляются пленочные датчики на основе антимонида индия (InSb) и арсенида индия (InAs). ДoJ стоинствами пленочных датчиков, изготовляющихся на жесткой и гибкой подложке, являются очень малая толщина - до 0,15 мм, а также наличие встроенного предусилителя, что позволяет получать выходные напряжения с датчиков до 5 В.

1.3.2. Датчик вектора магнитного потока на базе дополнительных витков на статоре двигателя. Электродвижущая сила обмотки статора содержит информацию о потокосцеплении машины, ее значение может быть получено косвенными измерениями с последующим вычислением, а также непосредственно с помощью измерительной катушки.

Первый способ опирается на известное уравнение статорной

цепи:

где и, и Is

векторы потокосцепления, напряжения и тока статора; Rs-активное сопротивление обмотки статора.

Опустив результат этих вычислений, найдем составляющие вектора потокосцепления статора в осях (а, Р) -Чза и Ws- Применение асинхронного двигателя с измерительными ка- тушками (ИК) позволяет получить информацию о составляю- щих вектора э.д. с. непосредственно на измерительных катуш- ках, одна из которых должна совпадать с осью фазы, а ось другой - сдвинута относительно оси первой катушки на ЭО (число градусов в окружности статора равно 360/?, где р -

число пар полюсов).

Измерительная катушка представляет собой секцию. Наиболее целесообразно эту секцию уложить в пазы статора, хотя допустимо наклеивать ее на пазовые клинья (рис. 1.12). Если на поверхность пазового клина нанести проводящий слой и вывести концы образованного проводника к измерительному устройству, то такая конструкция эквивалентна одновитковой измерительной катушке с диаметральным шагом. Проводящий слой клина может быть выполнен электрохимическим способом либо в виде одиночного проводника, закрепленного в поверхности паза или клина. Если взять два таких специальных клина, один йз которых расположить по оси фазы Л, а другой сместить относительно первого на угол, равный 90°, то эта пара образует систему одинаковых измерительных катушек машины по осям а, р, имеющих диаметральный шаг. Для получения сигнала пропорционального потокосххеплению, э. д. с. с измерительных катушек необхоЛимо пр о и нтцищ)й.Ш-,




1.12. Схема размещения измерительных витков в пазах статора двигателя

В процессе интегрирования на выходе интегратора накапливается (интегрируется) э. д. с, вызывающая дрейф нуля.

Для формирования сигнала компенсации дрейфа нуля выделяют в выходном сигнале интегратора составляющую, обусловливающую этот дрейф.

Интегратор сигнала э.д, с. охвачен контуром формирования компенсирующей э. д. с, который состоит из коммутирующих ключей К[, К2у Кг, интегратора дрейфа /о и блока запоминания э. д. с. Ео- рис. 1.13.

Устройство для измерения потокосцепления работает следующим образом. Измерительной катушкой формируется сигнал, пропорциональный производной от потокосцепления: е = - -d<b/dt. Этот сигнал подается на вход интегратора, и на выходе его образуется сигнал, пропорциональный измеряемому потокосцепленню. На сигнал накладывается э. д. с. дрейфа нуля интегратора. Величина этой э. д. с. периодически вычисляется и подается на интегратор /о на задаваемом интервале О-пТ с помощью коммутирующего ключа Ки Интегратор /о всегда начинает работать при нулевых начальных условиях, которые обеспечиваются предварительным замыканием коммутирующего ключа Кг-

После формирования сигнала, пропорционального дрейфу, ключ Кг размыкается и замыкается ключ К2, подключая выход интегратора /о к входу /с и к блоку запоминания э.д. с. £"0. Затем ключ К2 размыкается и замыкается ключ Сз, устанавливая нулевые начальные условия интегратора /о. Цепь вычисления э.д. с. дрейфа нуля Kx - h - K - Kz работает периодически, и значение э.д.с. дрейфа периодически корректируется в устройстве запоминания э. д. с. £"0-

Для снижения влияния несимметрии входного сигнала и = ео имеется блок стационарности БС, сигнал с которого

Um~ < е вызывает коррекцию в работе ключей

Ки К2> Кг через блок управления ключами БУКг

Kj К2 Aj

I---. J r

Вход-*



Fs(t)=F(thfemt

От б УК

пТ -<->

-t / i Ь Ъ \к -> • -

Ь *2 Ь

1 13 Структурная схема интегратора (а); диаграммы работы ключей при е =

= пТ (б) и при т == const (в)

Схема может также работать при постоянном времени замыкания ключа К\ независимо от периода полезного сигнала.

При работе с замыканием ключа К\ на целое число периодов сигнала условие устойчивости системы имеет вид

2ТоТи (1-12)

где -с -время замыкания ключа Кй при замыкании ключа К\ в постоянном интервале условие устойчивости системы будет

r/(rori)<2Ymin{l/Y, 1/(1 "Y)}- (ЫЗ)

1.3.3. Вычислитель вектора главного потокосцепления по напряжению, току и угловой скорости асинхронного двигателя.

Полученные оценки переменной, измерение которой затруднено



0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22