專利名稱：向量分析式雙饋電動機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬線繞式異步電動機(jī)交-交變頻雙饋調(diào)速領(lǐng)域。
交-交變頻雙饋調(diào)速技術(shù)有不受電動機(jī)容量限制、能調(diào)節(jié)功率因數(shù)、能超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行、轉(zhuǎn)子電流能形成正弦波、變頻器容量小、效率高等優(yōu)點(diǎn)。在只需于同步速附近調(diào)速的設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵、交流軋機(jī)…等處，具有較其他現(xiàn)代調(diào)速諸法更為優(yōu)越的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
交-交變頻的雙饋調(diào)速技術(shù)中，也還存在有待改進(jìn)之處，以本發(fā)明主要發(fā)明人為發(fā)明人的，專利申請?zhí)枮?6105697-3的《數(shù)控式交-交變頻雙饋電動機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)》就主要是為解決這類技術(shù)中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的非線性問題而設(shè)，也為用微機(jī)技術(shù)取代模擬電路而設(shè)。本發(fā)明則是在采用那兩方面的一些基本原理和方法后，以對轉(zhuǎn)子電流的有功分量IZP和無功分量IZQ二者分別控制為主開發(fā)出來的，其中對IZP的控制用以取得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的高線性度，對IZQ的控制則用以取得對功率因數(shù)或無功功率調(diào)節(jié)的自由;取得自動按最高效率點(diǎn)運(yùn)行和取得對區(qū)域靜、動態(tài)無功自動補(bǔ)償?shù)淖杂?。在工藝上需要的地方，甚至可以將上述作用作多種組合。
未見國內(nèi)外沿這一途徑探索的資料、報道。
下面分節(jié)說明有關(guān)問題一、處理幾個技術(shù)問題的原理說明1、軸轉(zhuǎn)矩的控制軸轉(zhuǎn)矩的基本表達(dá)式可簡化為Mz∝ I′ZCOSφ′Z(1)
這是在極磁通量不變的條件下才能成立的，式(1)也與穩(wěn)定磁場中的導(dǎo)體通電后受力的原理相同。雙饋電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電流除受轉(zhuǎn)子側(cè)轉(zhuǎn)差電勢SE2的影響外還受幅值、相位均可調(diào)的變頻電勢的控制。這便是下面我們分析的主要內(nèi)容。
在式(1)中，將I12、φ′Z仍歸算到轉(zhuǎn)子側(cè)來，便成Mz∝IZCOSφZ＝Izp (2)計入極磁通量的影響則成Mz∝E2IZP(3)2、轉(zhuǎn)子側(cè)有功電流IZP無功電流IZQ的分別控制及用法將比例積分調(diào)節(jié)器作成的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出乘一系數(shù)作為IZP使用，則轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出成正比而保證了高線性度。
現(xiàn)在從幾個途徑說明IZQ的控制法a、要求機(jī)組(含主電動機(jī)及變頻器，下同)的功率因數(shù)穩(wěn)定為COSφɡ設(shè)此時機(jī)組的有功及無功功率實(shí)測值為Pf及Qf先將COSφɡ換算為tɡφɡ，則機(jī)組應(yīng)產(chǎn)生無功功率Qɡ＝Pftɡφɡ (4)主電動機(jī)產(chǎn)生的無功功率為3IZQEZ，令此時主電動機(jī)的無功電流為IZQ、則調(diào)節(jié)后的無功電流應(yīng)為IZQɡ＝(Qɡ-Qf)/3EZ+IZQ(5)式(5)中未計入IZ變化時來自變頻器的無功電流變化，后者因變頻器容量小，影響亦小，而且連續(xù)幾次調(diào)節(jié)后就可消除誤差，調(diào)節(jié)后圖一中θ3將為θ3＝tɡ-1IZQɡ/IZP(6)b、要求機(jī)組的無功功率穩(wěn)定為Qɡ式(4)中的Qɡ為給定值，此種調(diào)節(jié)法可從式(4)開始。
c、要求機(jī)組總效率為最高點(diǎn)ηm機(jī)組中從IZQ的調(diào)節(jié)能夠影響的內(nèi)部損耗主要是銅耗，而總銅耗WT為WT＝〔(Io-I′ZQ)2+I′ZP2〕r1+(I2ZP+I2ZQ)r2(7)令I(lǐng)′ZP＝K3IZPI′ZQ＝K3IZQ和dWT/dIZQ＝0 (8)整理后得IZQ＝K3Ior1/(K23r1+r2)＝K2Io(9)故使IZQ經(jīng)常保持為K2Io即能使機(jī)組運(yùn)行于ηm點(diǎn)，考慮到Io本身還隨定子側(cè)電壓而變，應(yīng)予校正。
d、要求對區(qū)域無功功率含量進(jìn)行靜、動態(tài)補(bǔ)償式(5)中如果Qf是變化的，則補(bǔ)償量也是變化的，且自然同時進(jìn)行了靜、動態(tài)補(bǔ)償。
問題在于機(jī)組的補(bǔ)償能力是否能滿足區(qū)域需要，對此，可以用比例調(diào)節(jié)器將需要量乘一可調(diào)的系數(shù)后再送入式(5)中去。
e、對上述各種方法的選擇與組合(1)如工藝要求以節(jié)能為主、則用ηm點(diǎn)法。
(2)如工藝要求以調(diào)COSφ或調(diào)Qɡ為主則采用指定COSφɡ或指定Qɡ法。
(3)更有意義的是，還可以用不同的方法把上述三種效果組合起來，例如a、關(guān)于Qf的控制，設(shè)區(qū)域的平均無功功率為Qf，其中無功功率底數(shù)(無功功率波動中不甚頻繁出現(xiàn)的最小無功功率量)為Q2則動態(tài)無功功率量為Q3＝Q1-Q2，用兩個比例可調(diào)的比例調(diào)節(jié)器分別將Q1、Q3化為Q′1、Q′3，將Q′1+Q′3而成的Qf作為總反饋量。則可分別處理靜、動態(tài)無功功率的調(diào)節(jié)量，又如，可以將無功功率量Q2在它平均值上、下大于指定量△Q2的部份才作為Qf使用、即規(guī)定一個允許波動范圍。b、這個Qf仍以送到[8]原有計算過程處為好，因如送到Qɡ處將會是Qɡ、Qf都在急劇變動中，不利于調(diào)節(jié)。c、原有的COSφɡ、Qɡ和ηm的指定方式仍不變，于是我們便可在按需作靜，動態(tài)無功補(bǔ)償時仍能照顧三種指定方法之一的效益。一般地應(yīng)是以選擇ηm運(yùn)行為主，再提高COSφɡ只是補(bǔ)償區(qū)域無功功率，應(yīng)是照這個要求的下限考慮，動態(tài)無功功率是控制區(qū)域電壓波動，△Q2應(yīng)是按允許量的上限考慮，這是又一方面的組合。只要掌握了有關(guān)參數(shù)，再交微機(jī)處理是容易的，總之組合處理無功功率含量的目標(biāo)、方法都是靈活、多樣的，加上微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使我們更易達(dá)到多種目的。
3、變頻電勢E3及其對轉(zhuǎn)子電勢E2電角θ2的計算。
從圖一轉(zhuǎn)子側(cè)的向量關(guān)系中可得E2(sx2)2+r22---(10)]]>E＝IZEZ(11)θ5＝tɡ-1sx2/r2(12)θ4＝θ3+θ5(13)E3sinθ2＝Esinθ4(14)E3cosθ2＝Ecosθ4-SE2(15)E3＝Esinθ4/sinθ2(16)θ2＝tɡ-1Esinθ4/(ECOSQ4-SEZ) (17)式(17)中之θ2為計算值，即此次調(diào)節(jié)后將達(dá)到的θ2值，以下稱為θZɡ。
圖一中θ2＜90°時，變頻器運(yùn)行于整流狀態(tài)。如θ2＞90°即運(yùn)行于逆變狀態(tài)。此時各向量之關(guān)系改為圖二，其中θ3、θ4、θ5之關(guān)系不變，θ2＞90°則式(17)之分母為負(fù)、θ2之正切值為負(fù)，式(15)～(17)三式仍成立。
當(dāng)主電動機(jī)運(yùn)行于超同步時，轉(zhuǎn)子側(cè)向量如圖三，它的SEZ為負(fù)，它的定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組間的切割方向反轉(zhuǎn)，故E滯后于IZ，θ5為負(fù)值，θ4＝θ3-|θ5|，如θ4為負(fù)，則θ2亦滯后于EZ，考慮到這些后，式(15)～(17)仍成立。
當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出為負(fù)時，表示需要電力制動，但對風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)荷不需要電力制動來加快減速過程和收回那一點(diǎn)動能、因為準(zhǔn)備制動條件將使變頻器容量加大、使長期運(yùn)行中損耗上升，取代的辦法是讓IZP為0，θ3為0，即電機(jī)不輸出功率，讓負(fù)荷轉(zhuǎn)矩迫使其降速，當(dāng)必須電力制動時，按前面的推導(dǎo)方式延伸下去，亦可找得解答。
4、θ2的量測與控制圖四示定，轉(zhuǎn)子繞組一一對準(zhǔn)時一個磁場半波內(nèi)的磁場與繞組間的相對位置，令此時磁場與繞組間相位角差為∝，則E1、E2均與sin∝成正比，因此時兩個繞組均在同一個磁場正弦波的同一磁位角下切割磁場，因此在此瞬間圖一的全向量中定、轉(zhuǎn)子向量間的電角關(guān)系才能成立，于是有以下的關(guān)系式θU1t-θ1-180＝θE2t (18)θE3t-θEZt＝θE3t-θu1t+θ1+180＝θ2(19)θ2＝θE3t-θu1t+θ1+180 (20)式(20)的θ2為測算得來的θ2的實(shí)際值，下稱θZf式(20)中θu1t為定轉(zhuǎn)子一一對準(zhǔn)時測得的U1的電角、U1t為同時測得的U1瞬間電壓，而U1的有效值為U1=U1tj2sinθult--[21]]]>從圖一還可得13＝I1Z1Z1＝Nx12+r21(22)12＝I1Z1sin(φ-4) (23)
23＝I1Z1COS(φ-4) (24)θ1＝sin-112/U1(25)E1＝U1cosθ1-23＝E2/K3(26)當(dāng)圖一中I1超前于(-E1)時，φ為負(fù)，以之代入式(23)～(26)可得相應(yīng)的θ1及E1。
△θ2＝θzɡ-θzf(27)式中△θZ即要求對E3的正弦波與E2正弦波間電差的調(diào)節(jié)量，調(diào)節(jié)的方法是在算得△θ2后從代表E3電角的循環(huán)數(shù)碼中取出瞬時值
，與△θ2相加，將得數(shù)立即置入循環(huán)數(shù)碼中。原理見圖五，圖中的E3正弦波運(yùn)行至P點(diǎn)(電角為θP)時θP處的波形高度立即因加△θ2而降至θP+△θ2處的高度，而波段改為圖中之E3(+△θ2)，如減△θ2則變?yōu)镋3(-△θ2)所指波段。
5、轉(zhuǎn)速Nf、頻率f1、頻率比f/f1轉(zhuǎn)差率s和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差電勢sE2每度電角的對應(yīng)時鐘脈沖量Ms等的計算及運(yùn)用。
本發(fā)明首先針對風(fēng)機(jī)、水泵類荷。這類負(fù)荷大多不需要高靈敏度，且大多只需在0.8～1.1同步轉(zhuǎn)速內(nèi)運(yùn)行，故只在轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)360°電角測算調(diào)節(jié)一次有關(guān)參數(shù)已能滿足要求，這樣便可在定轉(zhuǎn)子繞組每一一對準(zhǔn)之際發(fā)出一個信號脈沖Mn1，同時電源相電壓每次由負(fù)到正的過0點(diǎn)發(fā)來一個信號脈沖，設(shè)用1兆赫時鐘脈沖計數(shù)的兩個對準(zhǔn)脈沖之間的數(shù)量為n2，兩個過0脈沖間的數(shù)量為n1，則n2(1-s1)＝n1，(1-s1)＝n1/n2，s1＝1-n1/n2(28)令n′Z為與實(shí)際轉(zhuǎn)速成正比之值，則n′Z＝n2(1-s1)2＝n21/n2，再換算為p個極對數(shù)的電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速nf(轉(zhuǎn)/分)則nf=n2′×3000/20000p=n2′3/20p=320p·n12n2]]>轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差電勢SE2每1°電角的時鐘脈沖數(shù)為
Ms＝n1/360s1(30)上面各式中的n1、s1均由實(shí)測、計算而得，將它的實(shí)際頻率名為f1，則三者與額定工頻f下應(yīng)有的n、s等間換算關(guān)系為n1/360s1＝n/360s，故n1/n＝s1/s，s＝s1n/n1(31)式(31)中第一個公式是依據(jù)換算前后的Ms不變的觀點(diǎn)而得，第二式由第一式變換，第三式由第二式變換，又因頻率與一個周波內(nèi)的時鐘脈沖量成反比而n1/n＝f/f1(32)各式內(nèi)的n＝2×104(時鐘脈沖頻率為10×105)式(31)之S用以計算轉(zhuǎn)子電抗、式(32)之f/f1用以將額定工頻下對應(yīng)于各可控硅觸發(fā)角α、β的時鐘脈沖數(shù)換算為實(shí)際頻率下的脈沖數(shù)。
6、正弦波形成設(shè)一以可逆計數(shù)器為主構(gòu)成的循環(huán)數(shù)碼發(fā)生器，如將循環(huán)數(shù)定為1-360，則可將數(shù)碼代表E3正弦波的電角數(shù)碼每變換一周E3亦運(yùn)轉(zhuǎn)一個周波，當(dāng)時鐘脈沖每記數(shù)到Ms個時即令循環(huán)碼加(減)1，主機(jī)超同步運(yùn)算時作減法運(yùn)算，每減到1后，再減1則自置數(shù)為360主機(jī)亞同步運(yùn)行時作加法運(yùn)算，每加到360后再加1自置數(shù)為1，循環(huán)數(shù)碼本身即代表一個電角，以電角的正弦函數(shù)值乘E3的有效值再乘
即E3的瞬時值E3t，不必要每變一次電角即計算一次，經(jīng)驗說明，15°算一次也可以循環(huán)數(shù)本身取每度一變在于獲得角度值的高精度，精度控制源在△θ2。
7、轉(zhuǎn)速及電流調(diào)節(jié)環(huán)的處理前面已提到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是由比例積分調(diào)節(jié)器構(gòu)成的，它的輸出與IZP成正比以取得高線性度，再使調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)τ和比例系數(shù)KP為可調(diào)，則既能提高靈敏度又可抑制超調(diào)。
至于電流調(diào)節(jié)環(huán)，由于電流是IZP、IZQ所組成，二者都有特定的目標(biāo)已不應(yīng)再調(diào)，對風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)荷沒有靈敏度的高要求，也不需再調(diào)，所以取消了電流環(huán)。
8、關(guān)于電壓補(bǔ)償電壓補(bǔ)償包括a，定子激磁電流Io將隨U1非線性地增、減最好是掌握其規(guī)律用查表法取得Io實(shí)際值、至少要用近似的算法計算出實(shí)際值，b，E2是變化的，它也不僅隨U1而變，還隨μ1與E1間夾角而變，但它都總與E1成正比，所以我們算出E1后乘一系數(shù)以得E2·E2，是較準(zhǔn)確地計算I2、E3等之所需，從E1算出的E2要到下一計算周期才能用上。
9、關(guān)于用微機(jī)信號直接經(jīng)功放觸發(fā)可控硅。
前面[E1正弦波形成]一節(jié)所述已解決了一個變頻相(a相)的E3ta的正弦變化問題，現(xiàn)在將E3ta換算為它應(yīng)有的觸發(fā)角α、β再換算為與α、β對應(yīng)的時鐘脈沖量M′c1～2(α、β本身代表一個電源電壓由負(fù)到正過0點(diǎn)后的時間，這個時間又用時鐘脈沖量來測定，M′c1對應(yīng)于α角，M′c2應(yīng)于β角)同樣，變頻相b、c的α、β及M′c3～6可以按b相的E3tb滯后E3ta120°電角，E3tc滯后E3ta240°電角計算得來。另一方面，再設(shè)三個計數(shù)器JA-C對三相電源從負(fù)到正過0點(diǎn)起計數(shù)，各計數(shù)器的輸出均代表該相瞬間電角，再在每一可控硅處設(shè)一比較器，以上兩種脈沖數(shù)分別送入各自的比較器，兩種脈沖數(shù)相等時，發(fā)出對該可控硅的觸發(fā)信號，經(jīng)功放觸發(fā)可控硅，詳見附圖
八及其說明。
10、對測算、調(diào)節(jié)周期的要求上面都是對調(diào)節(jié)速度要求不甚高的風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)荷而設(shè)從中可以看到換算成的E2要到下一周期才能用上，變頻器本身的無功功率變化要到下周期才能進(jìn)行補(bǔ)償;這些都不是一次就能消除影響的，因下一周期可能還有新的誤差出現(xiàn)，其次需要作動態(tài)無功補(bǔ)償時，或?qū)ьl繁沖擊負(fù)荷處，總要求響應(yīng)時間甚短，為此采取以下措施在定轉(zhuǎn)子繞組一一對準(zhǔn)時發(fā)出脈沖Mn1外，還在轉(zhuǎn)子每前進(jìn)60°電角(舉例)時發(fā)出一個位置脈沖Mn2，在每兩個相鄰脈沖(含Mn2之間及Mn1與Mn2間)內(nèi)的時鐘脈沖量的6倍即方案中的n2原方案之n1測取法不變原有[9]之用法只作如下改變不送出Ms+及Ms-脈沖，但每經(jīng)一個60°電角送出一次SE2前進(jìn)的電角數(shù)△θE3，送至[6]，原有[2]-[4]及[7]-[10]在Mn1及Mn2之一到達(dá)時均照原方案運(yùn)算一次當(dāng)Mn1到達(dá)時[5]運(yùn)算一次。并將I′10、E2及θ2f送原定各框，當(dāng)[5]運(yùn)算時，[6]得到△θE3、θ2f、θ2ɡ后作下式計算θE3t+θ2ɡ1+△θE3-θ2f＝θ′E3t(33)式(33)中θE3t取自[1]中當(dāng)時的循環(huán)數(shù)碼、θ2ɡ1中的腳號“/”示新的對準(zhǔn)信號后第一次得到的θ2ɡ信號，得到θ′E3t后立即置入[1]內(nèi)循環(huán)數(shù)碼中當(dāng)任一個Mn2到達(dá)時，[5]不工作，[6]的運(yùn)算為θE3t+△θE3+θ2ɡn+1-θ2ɡn＝θ′E3t (34)式(34)中θ2ɡn+1-θ2ɡn為后一次的θ2ɡ減去前一次的θ2ɡ，即將兩次θ2ɡ之差計入新的θ′E3t中，新的θ′E3t仍置入[1]內(nèi)循環(huán)數(shù)碼中。
運(yùn)行為超同步或亞步狀態(tài)的信號由[9]發(fā)出，亞同步時，△θE3為正值，在式(33)、(34)中作加法運(yùn)算，當(dāng)θ2E3t＞360時應(yīng)從中減360后再置入，超同步時△θ′E3為負(fù)，在(33)、(34)中作減法運(yùn)算，當(dāng)θ′E3t為負(fù)時應(yīng)加360再置入。
△θE3的計算法定子磁場對定子的轉(zhuǎn)速no，轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速(1-s)no定子磁場對轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速sno三者間的關(guān)系式為n0＝(1-s)n0+sn0(35)將任一個時間間隙內(nèi)的定子磁場對定子的旋轉(zhuǎn)角度定為則式(35)變?yōu)棣萶＝(1-S)θo+Sθo(36)把上面舉例用的60°電角代入式(36)的(1-s)θo項則△θE3即Sθo而△θE3＝60×s/1-s (37)此處的S可用S1代，則1-s1＝n1/n2，其中n2＝6n3、n3為與60°電角對應(yīng)的時鐘脈沖量，乘6是將n3換算為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)360°時的n2整理后。式(37)變?yōu)椤鳓菶3＝60×n1/(6n3-n1) (38)這一計算可以在圖九表[9]中將Ms換為△θE3，仍由查表取得，式(36)可用以換算出任一個一一對準(zhǔn)周期內(nèi)的任一點(diǎn)的電角關(guān)系位置脈沖間隔為60°時，如S＝0.2，則[9]每次送出的△θE3為15°，調(diào)節(jié)周期為4.17ms，如s＝-0.1則△θE3為5.45°，調(diào)節(jié)周期為3ms，這里有三個指標(biāo)1.△θE3不宜大于15°以滿足E3正弦波歧變小的要求。2調(diào)節(jié)調(diào)期不大于6.7ms，以使整流的平均換相(三相電源輪流換相)時間以內(nèi)能改變下一個觸發(fā)角的大小3微機(jī)計算時間能否滿足要求。
以轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)60°角為周期，意味著每秒可調(diào)節(jié)240次以上，應(yīng)能滿足帶頻繁沖擊負(fù)荷如軋機(jī)的要求了。
與前面所敘述的風(fēng)機(jī)，水泵類負(fù)荷的控制系統(tǒng)相對照，現(xiàn)稱前者為[普通型]本節(jié)所述為[高速型]二、微機(jī)控制原理框圖及主回路與上面所述各情況相適應(yīng)，提出了主回路結(jié)線如圖六，它是三相零式反并聯(lián)可逆電路，如為其他主結(jié)線，可作適當(dāng)調(diào)整，移植使用，圖中符號除通用者外，請見[符號說明]，轉(zhuǎn)子側(cè)外接電阻用于起動過程，每一變頻相的中間抽頭 電抗器一半繞組通電時作濾波用，兩半串聯(lián)時電抗值增為4倍，用以限環(huán)流，變頻輸出電路中用霍爾元件檢測電流方向以封鎖環(huán)流，檢出電流大小以作過流保護(hù)用。
圖七為微機(jī)控制原理框圖，其中[1]為「循環(huán)數(shù)碼發(fā)生器」，它的內(nèi)部主要為可逆計數(shù)器，當(dāng)取循環(huán)數(shù)為1～360時，數(shù)碼即代表E3正弦波的電角度數(shù)，它由[9]送來的Ms+脈沖使之作+1運(yùn)算，加至360后，再來Ms+脈沖即自置數(shù)為1，如送來的是Ms-則作-1運(yùn)算、減至1后再來Ms-則自置數(shù)為360。為「正弦函數(shù)表」，用以查θ的Sinθ值。為「E3t計算器」，它用[2]來的Sinθ與[7]來的E3作
E3Sinθ＝E3ta的計算，然后算出E3tb、E3tc;算出對應(yīng)于E3ta～c的觸發(fā)角a～cα(β);算出對應(yīng)于a～cα(β)工頻下的時鐘脈量M′c1～6;再分別乘以Kα得對應(yīng)于實(shí)際頻率下的時鐘脈沖量Mc1～6，由于這一種計算過程可以先計算好存儲于表中，故從取得E3ta起直至得到M′c1～6都可作線圖九中的表(3)備查，[1]～[3]共同組成「E3正弦波形成裝置」。為「可控硅觸發(fā)裝置」它的原理見圖八，其中OA～c為三個電源相的電壓由負(fù)到正過零點(diǎn)時發(fā)出脈沖信號，它使其后面的計數(shù)器JA～c清0，重計數(shù)，故JA～c之計數(shù)Mya～c分別代表其電角，它們的電角量又分別送至a～c三個變頻器相應(yīng)的比較器，Mc1～6分別代表三個變頻相的正、負(fù)組可控硅的觸發(fā)角α(β)的時鐘脈沖量，表2在300ml高壓釜中Ir/Ru催化的反應(yīng)速率數(shù)據(jù)a
表2續(xù)
a)所有反應(yīng)在28巴總壓和190℃以1500rpm攪拌速度進(jìn)行約2.1％MeI，30％MeOAc約2.0％MeI，15％MeOAcMeI濃度基于近僅值略向下調(diào)節(jié)使得每摩爾Ir可消耗最多的4摩爾MeI以得到[Ir(CO)2I4]-。3、由θ5、θ3([8]來)計算θ4＝θ3+θ5，并查函數(shù)表得sinθ4及cosθ4。4、由E.sinθ4Cosθ4計算ESinθ4ECosθ4這一組計算可由查圖九表[7]2取代 5、由S(由[9]來)、E2([5]來)計算SE26、由SE2、Esinθ4.Ecosθ4計算
＝tg-1(Esinθ4)/(Ecosθ4-SE2) 、E3＝Esinθ4/sinθ2ɡ這一組計算由于有了ESinθ4就可得ECosθ4，有了θ2ɡ就有Sinθ2ɡ故可由查圖九表(7)3取代，[7]的輸出有E3(至[3])、θ2ɡ(至[6])。為「I2Q控制裝置」它有4個模擬信號源1、機(jī)組的無功功率反饋量Qf經(jīng)模數(shù)變換成數(shù)字量。2、機(jī)組的有功功率反饋量Pf亦變?yōu)閿?shù)字量。3、指定的功率因數(shù)cosφɡ換為tɡφɡ后亦變?yōu)閿?shù)字量，4、指定的無功功率QɡZ換為數(shù)字量，控制方法a、按指定cosφɡ運(yùn)行計算內(nèi)容由Pf、tɡφɡ計算θɡ1＝Pftɡθɡ由θɡ1、θf、E2([5]來)、IZQ(存)[注每算出一次IZQ后均存入一存儲器備用，從其中取出的數(shù)字以腳號加[存]字表示，下一次算出后又以之置入存儲器中以代原存數(shù)]，計算(Qɡ1-Qf)/3E2+IZQ(存)＝IZQ，
＝K3IZQ由IZP([10]來)、IZQ計算I2＝√I2ZP+I2ZQ，θ3＝tɡ-1IZQ/IZP此二式可用圖九表(8)取代，輸出信號，I′ZQ(至[5])、I2，θ3(至[7])。
b、按指定θɡ2運(yùn)行計算內(nèi)容與上面a條相較，取消θɡ1的計算，在以后的計算中以θɡ2代Qɡ1。c、按最高效率點(diǎn)運(yùn)行的計算法內(nèi)容由I′10([5]來，它即IZQ指定值)、IZP([10]來)算出I2θ3的過程與a、b兩條同、輸出信號I′ZQ(至[5])、θ3.I2(至[7])。為「參數(shù)計算裝置」它的計算內(nèi)容由測定的n1、n2算出
，輸出信號Ms±(脈沖信號)(至[1])、s(至([7])、Nf(至[10])、Kd(至[4])對「高速型」不算Ms，不送M+S-S信號，但計算△θE3=60 (n1)/(6n3-n1) 送[6]。為「比例積分調(diào)節(jié)器」它的計算內(nèi)容△N＝Nɡ-NfUSC＝Kp△N+ (KP)/(τ) △Ndt、I2P＝K4USC、I′2P＝I1P信號輸出I2P(至[8])、I′2P(至[5])三、應(yīng)用與開發(fā)雙饋電動機(jī)的交-交變頻調(diào)速技術(shù)，對只需于同步轉(zhuǎn)速附近調(diào)速的負(fù)荷，有較其他現(xiàn)代調(diào)速諸法明顯優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本發(fā)明的目的是在它現(xiàn)有水平上盡可能地再提高。
本發(fā)明有三個主要目標(biāo)1、以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出與轉(zhuǎn)子電流有功分量成正比而取得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的高線性度。2、按工藝對無功功率變化規(guī)律的不同要求而獨(dú)立地控制轉(zhuǎn)子電流的無功分量。3、控制系統(tǒng)全部采用微機(jī)技術(shù)。三者綜合起來所能發(fā)揮的種種效益中許多是(就發(fā)明人所知)現(xiàn)有這類調(diào)速法內(nèi)還不曾為人嘗試的。
本發(fā)明還處于方案階段，但已準(zhǔn)備了必要條件，可以展開下一步工作了，微機(jī)技術(shù)本身，我們也作了一些并行的工作，認(rèn)為是可以開發(fā)出來的。
本文只著重說明與專利申請有關(guān)內(nèi)容，常規(guī)技術(shù)的配套問題則從簡、從省。
線繞式異步電動機(jī)仍在很多場所使用，幾乎完全為籠形電動機(jī)占領(lǐng)的風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)荷，考慮到調(diào)速需要而改用線繞式電機(jī)再采用雙饋調(diào)速法也是有利的，尤以調(diào)速電機(jī)容量占廠(車間)內(nèi)負(fù)荷比重較大之處為然，因可借以使廠(車間)內(nèi)的靜、動態(tài)無功補(bǔ)償，調(diào)速電機(jī)自身的運(yùn)行狀態(tài)都得到改善和節(jié)約電能。而成本不上升。
四 符號說明aA+～cC-<可控硅觸發(fā)裝置>內(nèi)<比較器>的編號。a、b、c為變頻相號，A、B、C為電源相序，+、-，正、負(fù)組可控硅。
aα(β)～cα(β)-a、b、c為變頻相號，α(β)為移相角(逆變角)Cosφ.-給定(要求)的功率因數(shù) E1-定子感應(yīng)電勢E2-轉(zhuǎn)子開路相電勢 E1-變頻電勢有效值
-轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢額定值 E-轉(zhuǎn)子回路SE2與E3的合成
-變頻電勢瞬時值，腳號電勢a～c示三個變頻相 f-工頻f1-系統(tǒng)實(shí)際頻率 I0-定子A相勵磁電流
-定子A相額定勵磁電流 I1-定子A相電流I1P-I1的有功分量 I10-I1的無功分量I2P-I2的有功分量 I2Q-I2的無功分量I12-歸算至定子側(cè)的I2I12P-I12的有功分量I12Q-I12的無功分量 JA、JB、JC-計數(shù)器(見圖k1-k1＝I
/U10八及其說明)k2-k2＝
r1/k23r1+r2k3-將I2歸算至定子側(cè)的歸k4-I2P與PI調(diào)節(jié)器輸出值算系數(shù)之比值 KP-PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)
-＝f/f1M01～6-送去觸發(fā)六組SCR
-定子繞組一一對準(zhǔn)時發(fā)出的時鐘脈沖量的信號脈沖 Mn2-轉(zhuǎn)子位置信號脈沖M2-SE2每1°電角對應(yīng)的時鐘
-A～C三相電源由負(fù)脈沖量 到正過0點(diǎn)起以時
-S＞0時[9]向[1]發(fā)出的脈沖鐘脈沖量計數(shù)代表信號 的電角M3--S＜0時[9]向[1]發(fā)出的脈沖 MZ-軸轉(zhuǎn)矩信號 Nɡ-轉(zhuǎn)速給定I2-轉(zhuǎn)子電流 n-工頻所對應(yīng)的電網(wǎng)一個周波的時鐘脈沖量n1-電源A相電壓每相鄰兩次由負(fù)到 n2-每相鄰兩次定、轉(zhuǎn)子正過零點(diǎn)之間的時鐘脈沖量 繞組一一對準(zhǔn)之間的時n12-為將n2化為與實(shí)際轉(zhuǎn)速成正鐘脈沖量(與實(shí)際轉(zhuǎn)比后的值 速成反比)
-<高速型>相鄰位置脈沖時間內(nèi) Nf-將n12轉(zhuǎn)算為P個極對的時鐘脈沖量 數(shù)下的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)
-機(jī)組實(shí)測的輸入有功功率 P2-主電機(jī)的軸功率
-給定(要求)的無功功率
-由指定Cosφɡ法算出
-由指定
直接取得的θɡ量的θɡ量
-機(jī)組實(shí)測的輸入無功功率 Υ1-定子回路電阻Υ2-轉(zhuǎn)子回路(含變頻器)的電阻 S1-以n1為基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)差率S-S1歸算至工頻下的轉(zhuǎn)差率 τ-PI調(diào)節(jié)器的積分時間常U1-電源A相電壓的有效值數(shù)UIe-電源A相電壓額定有效值 Uit-一一對準(zhǔn)時刻采樣到
W1-機(jī)組的總銅耗的U1瞬時值X1-定子回路的電抗 X2-轉(zhuǎn)子回路(含變頻器)的Z1-定子回路的阻抗＝ 電抗X21+r21為常數(shù) Z2-轉(zhuǎn)子回路(含變頻器)的ηm-機(jī)組運(yùn)行的最高效率阻抗＝(sx2)2+r22θ1-U1與-E1之夾角 θ2-E1與E2之夾角θ4-E與E2之夾角 θ5-E與I2之夾角
-θ2的要求值
-θ2的實(shí)際值θult-一一對準(zhǔn)時刻采樣到 φ-I1與-E1之夾角的U1瞬間電角 ψ-I1r1與I1Z1之夾角ZB-整流變壓器 JD-交流電動機(jī)
-起動電阻 θES-從[1]取出的循環(huán)數(shù)θ1E3t-θE3t在[6]內(nèi)與△θ2碼值相加后的值 MC1～6-實(shí)測頻率下的觸發(fā)M1C1-8-工頻下的觸發(fā)角的時鐘角的時鐘脈沖量脈沖量 △θ2-θ2的調(diào)節(jié)量＝△θE3-轉(zhuǎn)子前進(jìn)60°電角時SE2前
進(jìn)的電角
權(quán)利要求
1.一種向量分析式雙饋電動機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)，它的特微在於(1)它有一個用比例積分調(diào)節(jié)器作成的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出乘一系數(shù)作主電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流I2的有功分量I2p的<I2p控制裝置>；(2)它有一個按工藝要求獨(dú)立控制主電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流I2的無功分量I2Q的<I2Q控制裝置>；(3)它有一個用I2p、I2Q轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差電勢SE2等參數(shù)計算出變頻電勢E1及其與E2間電角θ2的預(yù)期值θ2的<E3、
計算裝置>；(4)它有一個用循環(huán)數(shù)碼、正弦函數(shù)存儲器、乘法器、數(shù)據(jù)存儲器等構(gòu)成的，得出三個變頻相以時鐘脈沖量Mc1-6代表的各組可控硅觸發(fā)角α、β信號的<E1正弦波形成裝置>；(5)它有一個用Mc1-6和三個電源相的以時鐘脈沖量表示其電角變化信號的<可控硅觸發(fā)裝置>；(6)它有一鋼用I2p、I2Q、定子勵磁電源Io、定、轉(zhuǎn)子繞組一對準(zhǔn)時測得的定子指定相的電壓u1t、電角θ01t、E1的電角θE3t等以算出θ2的實(shí)際值θ2f及E2的<θ2f、E2計算裝置>；(7)它有一個用θ2o、θ2f算出的θ2的調(diào)節(jié)量△θ2，并將它<加>入代表E3電壓正弦波電角的循環(huán)數(shù)碼瞬間值θE3t中而完成調(diào)節(jié)過程的<θ2調(diào)節(jié)裝置>；(8)它有一個測定、計算出轉(zhuǎn)速反饋Nf、轉(zhuǎn)差率S、SE2每度電角對應(yīng)的時鐘脈沖量M3、工頻f與實(shí)測頻率f1的比值ka=(f/f1)等的<參數(shù)計算裝置>；(9)它用微機(jī)技術(shù)完成上述每個裝置的內(nèi)部計算、外部聯(lián)系和統(tǒng)一運(yùn)轉(zhuǎn)過程而成<微機(jī)控制系統(tǒng)>，這個系統(tǒng)，針對絕大多數(shù)不要求快速、高精度的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)荷可以是一個<普通型>系統(tǒng)，而針對帶沖擊負(fù)荷或有對區(qū)域動態(tài)無功進(jìn)行補(bǔ)償要求的負(fù)荷，也可以是一個<高速型>系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種向量分析式雙饋電動機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)，它的特微在於(1)所述的<I2P控制裝置>中的比例積分調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)τ和比例系數(shù)kp都可隨△N變化，在規(guī)定的條件下自動改變;(2)所述的<I2Q控制裝置>是按工藝要求的功率因素Cosφɡ或無功功率Qɡ運(yùn)行或要求運(yùn)行於最高效率點(diǎn)，甚至按三種要求的種種組合方式運(yùn)行等而經(jīng)相應(yīng)的計算、控制過程實(shí)現(xiàn)的;(3)所述的<高速型>系統(tǒng)是由增加轉(zhuǎn)子位置測定、改變循數(shù)碼形成及θ2角調(diào)節(jié)方法、縮短計算及調(diào)節(jié)周期等措施而成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的一種向量分析式雙饋電動機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)，它的特微在於它既可用於三相零式態(tài)流反并聯(lián)主結(jié)線系統(tǒng)，也可移植於三相橋式主結(jié)線系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明屬線繞式異步電動機(jī)交-交變頻雙饋調(diào)速領(lǐng)域。它因?qū)χ麟妱訖C(jī)轉(zhuǎn)子電流的有功及無功分量分別控制而取得轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的高線性度和對電動機(jī)的功率因數(shù)或無功功率可按需調(diào)節(jié)，可自尋最高效率點(diǎn)或?qū)θN方法作多種組合。它用特定的計算法以規(guī)定有關(guān)參數(shù)的變化過程，它有正弦波形成和用微機(jī)信號經(jīng)功放以觸發(fā)各可控硅的裝置，它是全部由微機(jī)操作的系統(tǒng)。它因是否需要高速調(diào)節(jié)而分為<普通型>和<高速型>兩個類型。
文檔編號H02P7/00GK1054690SQ9010845
公開日1991年9月18日 申請日期1990年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月14日
發(fā)明者涂鉅達(dá), 周佐生, 呂少偉, 黃迎慶, 秦玉忠, 李 榮, 董林 申請人:涂鉅達(dá)