Электропривод с частотно-токовым управлением Советский патент 1985 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к элекгротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе синхронных двигателей, и может быть использовано в промьшшенных системах воспроизведения движений, в которых определяющими требованиями являются бесконтактность привода, надежность и точность, например в металлорежущих станках, моделирующих динамических стендах и т.д.

Известен электропривод с частотнотоковым управлением, содержащий синхронный двигатель с установленным на валу датчиком положения ротора, усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фаэным обмоткам синхронного двигателя, блок фазочувствительных вьшрямителей с информационными и опорными входами, блок задания амплитуды тока с опорными входами и генератор синусоидальных напряжений, при этом выходы блока фазочувствительных выпрямителей подключены к управляющим входам усилителя фазных токов, а информационные входы - к выходам блока задания амплитуды тока, выход датчика положения ротора подключен к опорному входу блока фазочувствительных вьшрямителей, а выходы генератора синусоидальных напряжений связаны с опорными входами блока задания амплитуды тока и входом датчика положения ротора 1

Однако в указанном электроприводе с частотно-токовым управлением не предусматривается согласование числа пар полюсов положения ротора и синхронного двигателя. Это снижает функциональные возможности электропривода,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель с установленным на валу датчиком положения ротора, усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фа.зным обмоткам синхронного двигателя, блок фазочувствительных вьтрямителей с информационными и опорным входами, блок задания амплитуды тока с опорными входами, генератор синусоидальных напряжений и блок согласования частот, при этом выходы блока фаэочувствительных выпрямителей подключены к управляющим входам усилителя фазных токов, а информационные входы - к выходам блока задания амплитуды тока, датчик положения ро1тора связан выходом с опорным входом блока фазочувствительных вьшрямителей 2 .

Недостатками известного электропривода с частотно-токовым управлением являются конструктивная сложность и низкая точность управления моменто синхронного двигателя.

Цель изобретения - упрощение и повышение точности электропривода с часто -но-токовым управлением.

Указанная цель достигается тем, что в электроприводе с частотно-токовым управлением, содержащем синхронный двигатель с установленным на валу датчиком положения ротора, усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам синхронного двигателя, блок фазочувствительных выпрямителей с информационными и опорным входами, блок задания амплитуды тока с опорными входами,генератор синусоидальных напряжений и блок согласования частот, при этом выходы блока фазочувствительных выпрямителей подключены к управляющим входам усилителя фазных токов, а информационные входь - к выходам блока задания амплитуды тока датчик положения ротора связан выходом с опорным входом блока фазочувствительньк выпрямителей, блок согласования частот выполнен в виде последовательно соединенных делителя частоты и преобразователя числа фаз, при этом вход делителя частоты, образующий вход блока согласования частот, подключён к выходу генератора синусоидальных напряжений, выход преобразователя числа фаз, образующий .выход блока согласования частот, подключен к входу датчика положения ротора, а выходы генератора синусоидальных напряжений подключены к опорным входам блока задания амплитуды тока.

При этом сцелью повышения точности управления моментом дополнително введены блок задания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосмещающий блок с двумя входами и выходом, подключенным к опорному входу блока фазочувствительных выпрямителей, при этом первый вход фазосмещающе.го блока подключен к выходу блока задания начальной фазы тока синхронного двигателя, а второй вход к выходу датчика положения ротора. На чертеже представлена функциональная схема электропривода с частотно-токовым управлением. Устройство содержит синхронный двигатель 1 с установленным на валу датчиком 2 положения ротора, усилитель 3 фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам синi хронного двигателя 1, блок фазочувст вительных выпрямителей 4 с информационными и опорным входами, блок 5 задания амплитуды тока с опорными входами, генератор 6 синусоидальных напряжений и блок 7 согласования час тот, состоящий из последовательно соединенных делителя 8 частоты и пре образователя 9 числа фаз. Выходы блока фазочувствительных выпрямителей 4 подключены к управляю щим входам усилителя 3 фазных токов, а информационные входы - к выходам блока 5 задания амплитуды тока, датчик 2 положения ротора связан выходом с опорным входом блока фазочувст вительных выпрямителей 4, вход делителя 8 частоты, образующий вход блока 7 согласования частот, подключен к выходу генератора 6 синусоидальных напряжений, выход преобразователя 9 числа фаз, образуютщй выход блока 7 согласования частот, подключен к вхо ду датчика 2 положения ротора, а выходы генератора 6 синусоидальных напряжений подключены к опорным входам блока 5 задания амплитуды тока. Кроме того, электропривод может содержать блок 10 задания начальной фазы тока синхронного двигателя 1 и фазосме1цающий блок 11 с двумя входами и выходом, подключенным к опорному входу блока фазочувствительных выпрямителей 4, при этом первый вход фазосмещающего блока 11 подключен к выходу блока 10 задания начальной фазы тока синхронного двигателя 1, а второй вход - к выходу датчика 2 положения ротора. Электропривод с частотно-токовь1м управлением работает следующим образом. . Обмотки синхронного двигателя 1 (в качестве которого используется многополюсная или с электромагнитной редукцией мащина) питаются токами от усилителя 3 фазных токов. На валу синхронного двигателя 1 установлен 2 датчик 2 положения ротора, в качестве которого используется двухполюсная машина типа сельсина или вращающегося трансформатора. Допустим, что обмотки синхронного двигателя 1 выполнены двухфазными (в общем случае т-фазными). При этом генератор 6 синусоидальных напряжений вырабатьгаает двухфазную систему напряжений с частотой Q,. Одно из этих напряжений поступает на вход делителя 8 частоты, который делит его частоту на р (где р - коэффициент, равный числу пар полюсов синхронного многопрлюсного двигателя 1). Сигнал с выхода делителя 8 частоты с частотой U /р поступает на вход преобразователя 9 числа фаз, который формирует на своем выходе требуемую многофазную систему синусоидальных напряжений для обеспечения работы датчика 2 положения ротора в режиме фазовращателя. Выходное напряжение датчика 1 положения ротора, поступающее на опорный вход блока фазочувствительных выпрямителей 4, определяется выражением где 8 - угол, равный механическому углу между осями первичной обмотки датчика 2 положения ротора, питающейся напряжением U(Ujj sin- t, и осью выходной обмотки. Двухфазная система напряжений с выхода генератора 6 синусоидальных напряжений поступает также на опорные входы блока 5 задания амплитуды тока, на выходах которого формируются напряжения U UjCoew t- DQ5inQ,t, Sin W, UQ C0,t 5 де Uj,UQ - напряжения задания проольной и поперечной составляющих тоа синхронного двигателя 1, Напряжения f-, 44 поступают на инормационные входы блока фазочувствиельных выпрямителей 4, который в оменты времени i 1.5. т.е. в моенты смены знака напряжения Uj на го опорном входе с отрицательного а положительный, осуществляет выбору величин напряжений (J и , соотетствующих моменту времени i, и охраняет эти значения до следующего периода формируя на своих выходах напряжения и U(r задающие токи синхронного двигателя 1: в обмотках СИНХРОН UiJUn o p® в p9 Ug.Uj,5inpe4UQCCX9p9. Повышение точности управления номентом в электроприводе связано с возможностью дополнительного воздействия на фазу токов синхронного двигателя 1, которое осуществляется с помощью блока 10 задания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосмещакщего блока 11. Напряжение с выхода датчика 2 положения ротора поступает на один из входов .фазосме щающего блока 1.1 V который дополнительно смещает его.фазу на угол , являющийся функцией напряжения U у поступающего с выхода блока 10 задания начальной фазы трка синхронного двига теля на второй вход фазосме(цающего блока 11. Напряжения задания токов в обмотках синзфонного двигате ля 1 формируемые на выходах блока фазочувствителышх выпрямителей 4, имеют при этбм следующий ввд: Uii UeCo Cpe yl-UQeinUQ+Kb , и. .Uj,(pe+|f +Uocos(pe + y). Дополнительное фазовое смещение тока на yrcwi у позволяет компенсировать фазовме запаэдьгаания, вносимые усилителем 3 фазных токов, и повысить точность управления моментом. В случае применения ш-фазного синхронного двигателя электропривод работает аналогично описанному (генераiTop 6 синусоидальных напряжений, усилитель 3 фазных токов и блок фазочувствительных выпрямителей 4 также выполняются ш-фазным. Таким образом, выполнение в электроприводе с частотно-токовым управлением блока согласования частот в вцде последовательно соединенных делител я частоты и преобразователя числа и подключение его к входу датчика положения ротора позволяет реBBSTbзадачу согласования числа пар полюсов синхронного мнргополюсного двигателя и двухпслюсиого датчика положения ротора более простьаш средствами в сравнении с известным решением.-- V ./ - .;., Подключение к выходу датчика положения ротора фазосмещающего блока, связанного с блоком задания начальной фазы тока синхронного двигателя, позволяет дополнительно повысить точность управления моментом синхройного двигателя.

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНрТОКОШМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащий синхронный двигатель с установленным на валу датчиком положения ротора, усилитель фазных токов, выходы кото рого подключены к фазным обмоткам .синхронного двигателя, блок фазочувствительных выпрямителей с информационньни и опорньм входами, блок задания амплитуды тока с опорными входами, генератор синусоцдаАьных напряжений и блок согласования частот, . : при згом выходы блока фазочувствительных выпфямителей подключены к управляпцим входам усилителя фазных токов, а информационные входы - к выходам блока задания амплитуды тока, датчик положения ротора связан выходом с опорным входсш блока фазочувствительных выпрямител1ей, о т л и ч аю щ и и с я , тем, что, с целью . упрощения, блок согласования частот выполнен в виде последовательно сое.диненных делителя частоты и преобразователя числа фаз, при этом вход делителя частоты, образующий вход блока согласования частот, подключен к выходу генератора синусоидальных напряжений, выход преобразователя числа фаз, образуювщй выход блока согласования частот, подключен к входу датчика положения ротора, а выходы генератора синусоидальных напря§ жений подключены к опорным входам блока задания амплитуды тока. 2. Электропривод по п. 1 отличающийся тем, что, с целью повыпения точности управления моментом, |,введены блок здщания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосмещающий (}лок с двумя входами : я выколощ подключенным к опорному входу блока фазочувотвительных выпря:о мителей, при этом первый вход фазоЭд D Х смещающего блока подключен к выходу блока задания начальной фазы тока синхронного двигателя, а второй вход г о к выходу датчика положения ротора.