УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использовано для определения параметров асинхронных электродвигателей.
Известно устройство для определения параметров асинхронного электродвигателя [SU 1802347 A1, МПК5 G01R 31/34, опубл. 15.03.1993], выбранное в качестве прототипа, содержащее два датчика тока и два датчика напряжения, подключенных к фазам статора. К датчикам тока подключен формирователь тока статора. К датчикам напряжения подключен преобразователь координат. Выходы формирователя тока статора, преобразователя координат и датчика частоты вращения вала двигателя соединены с блоком памяти. Выход блока памяти соединен с блоком определения электрических параметров электродвигателя и блоком определения механических параметров электродвигателя. Выход блока определения электрических параметров электродвигателя соединен с блоком определения механических параметров электродвигателя. Управляющие входы блока памяти и блока определения электрических параметров электродвигателя соединены с системой управления электропривода. Блоки определения электрических и механических параметров электродвигателя связаны с ЭВМ.
С помощью этого устройства можно определить только активное сопротивление обмотки статора, приведенное к статору сопротивление обмотки ротора, эквивалентные индуктивности обмоток статора и ротора, результирующую индуктивность, обусловленную магнитным потоком в воздушном зазоре машины, при условии предварительной записи показаний датчиков, но нельзя определить постоянную времени ротора и коэффициент рассеяния ротора в реальном времени.
Задачей полезной модели является увеличение количества определяемых параметров в реальном времени.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство для определения параметров асинхронного электродвигателя, также как в прототипе, содержит два датчика тока и два датчика напряжения, подключенных к фазам статора асинхронного электродвигателя, причем к датчикам напряжения подключен преобразователь координат, датчик частоты вращения вала электродвигателя установлен на валу электродвигателя, выходы преобразователя координат и датчика частоты вращения вала асинхронного электродвигателя соединены с блоком памяти.
Согласно полезной модели к датчикам тока последовательно подключены преобразователь координат, первый, второй, третий и четвертый блоки временной задержки, блок памяти, блок определения коэффициентов, блок определения параметров. Блок памяти соединен с первым, вторым, третьим и четвертым блоками временной задержки. К датчику частоты вращения вала подключен первый блок временной задержки. Управляющие входы блока памяти, блока определения коэффициентов и блока определения параметров асинхронного электродвигателя соединены с системой управления асинхронного электродвигателя. Блок определения параметров асинхронного электродвигателя связан с ЭВМ.
За счет того, что устройство для определения параметров асинхронного электродвигателя использует четыре временные задержки и их запись в блоке памяти, а затем дальнейшую передачу сигналов на блок определения коэффициентов и блок определения параметров, предложенное устройство позволяет определить в реальном времени активное сопротивление обмотки статора, приведенное к статору активное сопротивление обмотки ротора, эквивалентную индуктивность обмотки статора, результирующую индуктивность, обусловленную магнитным потоком в воздушном зазоре асинхронного электродвигателя, коэффициент рассеяния ротора, постоянную времени ротора и эквивалентную индуктивность обмотки ротора.
На фиг. 1 приведена схема устройства для определения параметров асинхронного электродвигателя.
Устройство для определения параметров асинхронного электродвигателя содержит датчики фазных токов 1 (ДТ1), 2 (ДТ2), датчики фазных напряжений 3 (ДН1), 4 (ДН2), подключенные к двум фазам питания асинхронного электродвигателя. Датчик частоты вращения вала электродвигателя 5 (ДС) установленн на валу электродвигателя. К датчикам токов 1 (ДТ1), 2 (ДТ2) и датчикам напряжения 3 (ДН1), 4 (ДН2) последовательно подключены преобразователь координат 6 (ПК), первый блок временной задержки 7 (БВ31), второй блок временной задержки 8 (БВ32), третий блок временной задержки 9 (БВЗЗ), четвертый блок временной задержки 10 (БВ34), блок памяти 11 (БП), блок определения кооэффициентов 12 (БОК), блок определения параметров 13 (БОП). К датчику частоты вращения вала 5 (ДС) подключены первый блок временной задержки 7 (БВ31) и блок памяти 11 (БП). Блок памяти 11 (БП) соединен с преобразователем координат 6 (ПК), первым, вторым, третьим и четвертым блоками временной задержки 7-10 (БВ31-БВ34). Управляющие входы блока памяти 11 (БП), блока определения кооэффициентов 12 (БОК) и блока определения параметров асинхронного электродвигателя 13 (БОП) соединены с системой управления асинхронного электродвигателя (не показана на фиг. 1). Блок определения параметров асинхронного электродвигателя 13 (БОП) связан с ЭВМ (не показано на фиг. 1).
В качестве датчиков фазных токов 1 (ДТ1), 2 (ДТ2) использованы датчики тока - промышленный прибор КЭИ-0,1, в качестве датчиков фазных напряжений 3 (ДН1), 4 (ДН2) - датчики напряжения LEM. В качестве датчика частоты вращения вала 5 (ДС) может быть использован тахогенератор. Преобразователь координат 6 (ПК), первый блок временной
задержки 7(БВ31), второй блок временной задержки 8 (БВ32), третий блок временной задержки 9 (БВ33), четвертый блок временной задержки 10 (БВ34), блок памяти 11 (БП), блок определения кооэффициентов 12 (БОК), блок определения параметров 13 (БОП) и система управления асинхронным двигателем выполнены на базе микроконтроллера типа TMS320C28346 фирмы Texas Instruments.
В течении пуска и работы асинхронного электродвигателя с выходов датчиков фазных токов 1 (ДТ1), 2 (ДТ2) и датчиков напряжения 3 (ДН1), 4 (ДН2) сигналы поступают в преобразователь координат 6 (ПК), вычисляющий мгновенные величины токов и напряжений в прямоугольной стационарной системе координат. Сигналы с датчика частоты вращения вала асинхронного электродвигателя 5 (ДС) и преобразователя координат 6 (ПК) поступают на первый блок временной задержки 7 (БВ31), где выполняют первую временную задержку мгновенных величин токов, напряжений и частоты вращения вала асинхронного электродвигателя. Сигнал с первого блока временной задержки 7 (БВ31) поступает на второй блок временной задежки 8 (БВ32), где выполняют вторую временную задержку мгновенных величин токов, напряжений и частоты вращения вала асинхронного электродвигателя. Сигнал со второго блока временной задержки 8 (БВ32) поступает на третий блок временной задежки 9 (БВ33), где выполняют третью временную задержку мгновенных величин токов, напряжений и частоты вращения вала асинхронного электродвигателя. Сигнал с третьего блока временной задержки 9 (БВ31) поступает на четвертый блок временной задежки 10 (БВ34), где выполняют четвертую временную задержку мгновенных величин токов, напряжений и частоты вращения вала асинхронного электродвигателя. Сигналы с датчика частоты вращения вала асинхронного электродвигателя 5 (ДС), преобразователя координат 6 (ПК), первого, второго, третьего и четвертого блоков временной задержки 7-10 (БВ31-БВ34) поступают на блок памяти 11 (БП). В момент включения в сеть асинхронного электродвигателя система управления подает на управляющий
-6
вход блока памяти 11 (БП) сигнал о пуске асинхронного электродвигателя. По этому сигналу в течении пуска и работы асинхронного электродвигателя с временной задержкой равной 500-10 секунд начинают запись величин токов и напряжений в прямоугольной стационарной системе координат и частоты вращения вала асинхронного электродвигателя. Одновременно в момент включения в сеть асинхронного электродвигателя система управления подает сигнал на управляющие входы блока определения коэффициентов 12 (БОК) и блок определения параметров 13 (БОП). По этому сигналу начинается поступление сигнала с блока памяти 11 (БП) на блок определения коэффициентов 12 (БОК) секунд, где происходит определение коэффициентов методом наименьших квадратов [Метод наименьших квадратов и основы математико-статической теории обработки наблюдений / Ю.В. Линник. - Государственное издательство физико-математической литературы, 1958. С. 152-157] из выражения:
p
z - число пар полюсов электродвигателя;
- вектор коэффициентов, необходимых для нахождения параметров асинхронного электродвигателя;
k - коэффициент временной задержки. Затем сигнал с блока определения коэффициентов 12(БОК) поступает на блок определения параметров 13 (БОП), где определяют активное сопротивление и эквивалентную индуктивность обмотки статора, приведенные к статору активное сопротивление и эквивалентную индуктивность обмотки ротора, постоянную времени ротора, коэффициент рассеяния ротора и результирующую индуктивность, обусловленную магнитным потоком в воздушном зазоре асинхронного электродвигателя в реальном времени следующим образом:
1
где R - активное сопротивление обмотки статора, Ом;
2
R′ - приведенное к статору активное сопротивление обмотки ротора, Ом;
1
L - эквивалентная индуктивность обмотки статора, Гн;
m
L - результирующая индуктивность, обусловленная магнитным потоком в воздушном зазоре асинхронного электродвигателя, Гн;
σ - коэффициент рассеяния ротора, о.е;
2
Т - постоянная времени ротора, с;
2
L - эквивалентная индуктивность обмотки ротора, Гн.
1
2
3
4
5
K, K, K, K, K - коэффициенты, определенные методом наименьших квадратов.
Полученные значения параметров асинхронного двигателя передаются на ЭВМ.
Таким образом заявляемое устройство позволяет определять параметры асинхронного электродвигателя в реальном времени.