Электропривод переменного тока Советский патент 1983 года по МПК H02P5/34 H02P7/42 

2. Электропривод1 по Пс 1, отличающийся тем, что каждый измеритель напряжения асимметрии ротора снабжен измерителем приращений напряжения, формирователем интервала коммутации, узлом совпадения и блоком запоминания и сглаживания, подключенным к выходу узла совпадения с двумя входами, один вход которого соединен с измерителем приращений напряжения, а другой - с формирователем интервала коммутации, вход которого подключен к одному фазному выходу регулируемого источника питания, к другим ф.азным выходам которого подключены входы измерителя приращений напряжения, при этом выход блока запоминания и сглаживания образует выход измерителя напряжения асимметрии рото:ра.

3. Электропривод по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что формирователь опорных сигналов содержит коммутатор с двумя многофазными входами и одним многофазным выходом, синусно-косинусную матрицу на резисторах, и последовательно соединенные фазорасщепител., формирователь импульсов, делитель частоты,формирователь гармонических функций, снабженный дополнительным входом, и инвертор., причем выход синусно-косинусной матрицы на резисторах подключен к дополнительному входу формирователя гармонических функций, один многофазный вход коммутатора подключен к выходам формирователя гармонических функций, а другой - к выходу инвертора, а многофазный выход коммутатора образует выход формирователя опорных сигналов.

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе, когда решается задача управления синхронным электродвигателем, а установка на его валу датчика угла либо существенно усложняет конструкцию, либо просто недопустима о

Известны электроприводы перемениого тока, решающие задачи управления синхронным электродвигателем без установки на его валу датчика угла. Данный электропривод содержит регулируемый источник питания, схему управления регулируемым источником питания и измерители фазных ЭДС, входы которых связаны с фазными обмотками синхронного электродвигателя, а . выходы подключены к входам схемы управления, а выход схемы управления подключен к входу регулируемого источника питания fl

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности --устройство работает только при скорости вала синхронн9 го электродвигателя существенно отличной . При нулевой скорости, когда фазные ЭДС синхронногоэлектродвигателя равны нулю, управление электродвигателем не осуществляется.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель, измерители фазных ЭДС, фopмиpoвateль фазных потокосцеплений, формирователь гармонических функций и регулируемый источник питания, выходы которого подключены к фазным обмоткам синхpdHHoro электродвигателя, а входы к выходам формирователя гармонических функций, входы которого подключены к выходам формирователя фазных потокосцеплений, входы которого подключены к выходам измерителей фазных ЭДС, входы которых связаны с фазными

обмотками синхронного электродвига теля 23.

Недостатком данного электропривода являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности

длительной работы при нулевой скорости и необходимости использования синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за 3 счет обеспечения длительной работы при нулевых скоростях и за счет применения синхронных электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов., Указанная цель достигается тем, что электропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель, регулируемый источник питания блок управления и формирователь опор ных сигналов; выход которого через блок управления связан с входом регули|эуемого источника питания, фазные выходы которого соединены с фазными выводами йинхронного электродви гателя, снабжен измерителями напряжения асимметр 1и ротора, входы которых связаны с фазными выходами регулируемого источника питания, и с фаз ными выводами синхронного электродви гателя, а выходы - с входами формирЬвате/гя опорных сигналов. Кроме того, каждый измеритель напряжения асимметрии ротора снабжен измерителем приращений напряжения-, формирователем интервала коммутации узлом совпадения и блоком запоминания и сглаживания, подключенным к вы ходу узла совпадения с двумя входами, один вход которого соединен с измерителем приращений напряжения, а другой С.формирователем интервала коммутации, вход которого подключен к одному фазному выходу источника питания, к другим фазным выходам которого подключены входы измерителя приращений напряжения, при этом выход блока запоминания и сглаживания образует выход измерителя напряжения асимметрии ротора. При этом формирователь опорных сигналов снабжен коммутатором с двумя многофазными входами и одним многофазным выходом, синусно-косинусной матрицей на резисторах и последовательно соединенными фазорасщепителем формирователем импульсов, делителем частоты, формирователем гармонических функций, снабженным дополнительным входом, и инвертором, причем выход синусно-косинусной матрицы подключен к дополнительному входу формирователя гармонических функций, один мно гофазный вход коммутатора подключен к выходам формирователя гармоничес их функций, а другой - к выходу инвертора, а многофазный .выход коммута тора образует выход формирователя . опорных сигналов, 17.4 На фиг. 1 изображена блок-схема электропривода переменного тока с синхронным электродвигателем; на фиг, 2 - то же; измерителя напряжения асимметрии ротора,} на фиг. 3 то же, формирователя опорных сигналов, на фиг. 4 - схема замещения синхронного электродвигателя; на. фиг. 5 - циклограмма работы измерителя напряжения асимметрии ротора; на фиг. 6 - то же, фop иpoвaтeль опорных сигналов. Электропривод переменного тока (фиг. 1) содержит синхронный электродвигатель 1 с ротором 2, блок управления 3, регулируемый источник питания k, формирователь опорных сигналов 5 измерители 6 напряжения асимметрии (ютора. Фазные выводы обмотки электродвигателя 1 соединены с фазными выходами регулируемого источника питания k. Входы каждого измерителя 6 напряжения асимметрии ротора связаны с фазными выходами регулируемого источника питания , Выход каждого измерителя 6 напряжения асим-i метрии ротора подключен к соответствующему входу формирователя опорных сигналов 5 выход которого подключен к входу блока управления .3 выход которого подключен к входу- регулируемого источника питания k. Измеритель 6 напряжения асимметрии ротора (фиг. 2) содержит измеритель приращений напряжения 7| узел совпадения 8 с двумя входами, формирователь интервала коммутации 9 блок запоминания и сглаживания 10, подключенный к выходу узла совпадения 8, один вход которого соединен с измерителем приращений напряжения 7 а другой - с формирователем интервала коммутации 9 вход которого подключен к одному фазному выходу регулируемого источника питания k, к другим фазным выходам которого подключены входы измерителя приращений напряжения 7, при этом выход блока запоминания и сглаживания 10 образует выход измерителя напряжения асимметрии ротора. Формирователь опорных сигналов 5 (фиг, .3), содержит коммутатор 11 с двумя многофазными входами и одним многофазным выходом, синусно-косинусную матрицу на резисторах 12 и последовательно соединенные фазорасщепи тель 13 формирователь импульсов И, делитель частоты 15 формирователь гармонических функций 16 cHa6KfH5ный дополнительным входом, и инверто 17, причем выход синусно-косинусной матрицы на резисторах 12 подключен к дополнительному входу формирователя гармонических функций 16, один многофазный вход коммутатора 11 подключен к выходам формирователя гармони ческих функций 16, а другой - к выхо ду инвертора 17, а многофазный выход коммутатора 11 образует выход . формирователя опорных сигналов 5. Устройство работает следующим образом. Возбуждение синхронного Электрод гателя 1 создается постоянным магиитом, расположенным на роторе 2 (фиг Напряженность поля такова, что синхронный электродвигатель 1 находится в насыщении. Тем.самым создается магнитная асимметрия ротора 2. Регулируемый источник питания ; подключенный к фазам электродвигате ля 1, работает в режиме непрерывных коммутаций фазных обмоток. При коммутации напряжения Uj,-(фиг. 5,6) во второй и третьей фазах будут наводиться ЭДС Е, . k, Сумма этих ЭДС (фигл 5,вТ пропорциональна синусу двойного угла поворота ротора 2 электродвигателя 1. На пер вый Вход измерителя 6 напряжения ас метрии ротора поступает напряжение вход - напряжени из этих напряжений формируется на дросселе, последовательно включенном с соответствующей фазной обмоткой. Дроссели входят в состав регулируемого источника питания 4о На третий вход измерителя 6 напряжения асимметрии ротора поступает напряжение U.. (фиг. и фиг. 5,6), Первый и второй входы измерителя 6 напряжения асимметрии ротора образуют входы измерителя пр ращений напряжения 7 Измеритель приращений напряжения 7 осуществляет суммирование входных сигналов (суммарный сигнал на фиг. 5,д) и выделение скачкообразных приращений Напряжение с выхода измерителя приращений напряжения 7 (фиг. ) поступает на вход узла совпадения 8. Напряжение 11, поступает на третий вход формирователя интервала коммутации 9 преобразуется в сигналы и ф пределенной длительности (г. 5,е) и поступает на вход узла совпадения 8, При наличии на вхо де узла совпадения 8 двух напряжени 176 на выходе узла совпадения 8 появляется напряжение, пропорциональное напряжению на выходе измерителя приращений напряжения 7. Таким .образом из сигнала U,(t3 Ki2l; W будут выделены скачко разные изменения, соответствующие моменту коммутации напряжения U, . пропорциональные sin 26, Блок запоминания и сглаживания 10 производит запоминание и сглаживание поступающего сигнала. Выход блока запоминания и сглаживания 10 образует выход измерителя 6 напряжения асимметрии ротора. Аналогично работают два других измерителя 6 напряжения асимметрии ротора. При этом на первый вход поступает сигнал 1( второй вход - .сигнал , на третий вход - сигнал и.„или и, соответственно. На входы формирователя опорных сигналов 5 поступают.сигналы U лл выхода каждого измерителя 6 напряжения асимметрии ротора (фиг. 6,а).. Входы фазорасщепителя 13 (фиг, 3) являются входами формирователя опорных сигналов 5. Фазорасщепитель 13 сдвигает напряжение, поступающее на его вход во времени (фиг, 6,6), и подает множество напряжений JofcixAp на вход формирователя импульсов 1ч, который формирует прямоугольные импульсы и уф„в фазе с поступающим напряжением (фиг. 6,в). Прямоугольные импульсы поступают на вход делителя частоты 15 который производит деление частоты поступающих импульсов в два раза (фиг, 6,г). С выхода делителя частоты 13 импульсы 1- ь1Хлч поступают на вход формирователя гармонических функций 16, который с помощью синусно-косинусной матрицы на резисторах .12 методом ступенчатой апроксимации формирует сигналы U фос -Sin0ii sln(0-120°) и sin(e+120 r (фиг. 6,д). Графики 9 изображены применительно к разбиению периода на двенадцать ступеней. Образованные функции поступают на выход формирователя опорных, сигналов 5 через коммутатор 11, либо непосредственно с формирователя гармонических функций 16, либо через инвертор 17 что дает возможность скоммутировать их знак. Сигналы, пропорциональные sine, sln(e120) и sin(0+120), с выхода формирователя опорных сигналов 5 (фиг.1) поступают на .вход блока управления

710141

3, который использует их как сигналы положения ротора 2 электродвига- теля 1 и формирует управляющий сигнал для регулируемого источника питания .,5

Использование новых элементов измерителей напряжения асимметрии ротора расширяет функциональные воз- можности электропривода. Применение этих элементов дает возможность дли- Ю тельной работы электропривода при

178

нулевой скорости вращения.вала синхронного электродвигателя и позволяет применять синхронные электродви- , гатели с возбуждением от постоянных магнитов. Возможность работы при нулевой скорости позволит применять данное устройство в следящих электроприводах, а в случае возбуждения от/постоянного магнита электропривод будет бесконтактным, то в определенных слу:чаях весьма существенно.

fpu.2

fat.

«вдфр

talY

и.

1м«к1

J 9

f

J

J

J 9 Фмг.6 $in,( iH.(9KO)