Электропривод переменного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P7/42 

нкзирующего напряжения. Введение в электропривод переменного тока элемента И 11 и УГ 12 обеспечивает плавное изменение сигналов управления на входах УИ 2 при изменении углового положения вала ДМ 1, так как момент передачи напряжений с первых

входов детекторов 8 и 9 строго совпадает с моментом изменения знака выходного напряжения Ф 3 с минуса на плюс. Последнее устраняет выстие гармонические составляющие в сигналах задания тока или напряже ния . 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемым электроприводам переменного тока, и может быть применено в системах и механизмах общепромышленного назначения с высокими требованиями по надежности и точности управления.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения высших гармонических составляющих в сигналах управления управляемым источником питания.

На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода переменного тока; на фиг. 2 - электрическая схема управляемого генератора синусоидальных колебаний; на фиг, 3 диаграммы поясняющие работу электропривода переменного тока.

Электропривод переменного тока содержит двухфазную маючну 1 переменного тока (фиг, 1), статорные обмотки которой подключены к выходам управляемого источника 2 питания, фазовращатель 3, выполненный с обмотками статора и ротора и расположенный на в.алу двухфазной машины 1 переменного тока, задаюшдй генератор 4 с двумя выходами 5 и 6, первый из которых подключен к обмотке статора фазовращателя 3, соединенного ормоткой ротора с входом формирователя 7 коротких импульсов, два фазовых детектора 8. и 9, соединенных выходами с управляняцими входами управляемого источника 2 питания, и задатчик 10 сигнала управления

В электропривод переменного тока введены элемент И П и управляемый генератор 12 синусоидальных колебаний с управляющим входом 13, входом 14 синхронизации и двумя выходами, подключенными к первым входам соответствующих фазовых детекторов 8 и 9, вторые входы которых объединены и подключены к выходу элемента И 11. Первый вход элемента И 11 подключен

к выходу формирователя 7 коротк1-гх импульсов, второй вход объединен с входом синхронизации управляемого генератора 12 синусоидальных колебаний и подштчен к второму выходу 6

задающего генератора, а выход задатчика 10 сигнала управления подключен к управляющему входу 13 управляемого генератора 12 синусоидальных колебаний.

Управляемый генератор 12 синусоидальных колебаний содержит последовательно соединенные в замкнутую цепь операционные усилители 15-17 (фиг, 2) с соответствукщими резисторами во

входных цепях и цепях обратной связи, конденсаторы 18 и 19 и управляемые ключи 20 и 21, На основе операционньи усилителей 15 и 16 и конден-, саторов 18 и 19 построены неинвертирзпощие интеграторы, а на основе операционного усилителя 17 - инвертор. Управляющие выводы управляемых ключей 20 и 21 объединены между собой и образуют вход 14 синхронизации управляемого генератора синусоидальных колебаний 12,

Одни из выводов управляемьк ютегчей 20 и 21 подключены к незаземленным обкладкам конденсаторов 18 и 19

соответственно. Другой вывод управляемого ключа 20 образует управляюпщй вход 13, выходы операционных усилителей 15 и 16 образуют выходы управляемого генератора 12 синусоидальных колебаний, а другой вывод управляемого ключа 21 заземлен, В качестве двухфазной машины I переменного тока может быть применена, капри- мер, синхронная машина с электромагнитным возбуждением. В качестве управляемого источника 2 питания может быть применен источник тока или набазе тиристор пряжения, например на ного преобразователя частоты с непосредственной связью, В качестве фазо вращателя 3 могут быть использованы сельсин или синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ). На выходе 5 задающего генератора 4 число фаз и форма фазных напряжений определяются типом-использованного фазовращателя 3. Например, если в качестве фазовращателя 3 использован СКВТ, то выход 5 должен быть двухфаз ным со сдвинутыми одно относительно другого на 90 эл. град, синусоидальными напряжениями. Второй выход 6 задающего генератора 4 однофазный, с последовательностью прямоугольных импульсов положительной полярности скважностью 0,5, синхронизированных с напряжением одной из фаз выхода 5, Частота следования импульсов на втором выходе 6 в два раза меньше, чем на первом выходе 5. Такой задающий генератор может быть реализован, например, на базе мультивибратора, триггера со счетнь1м входом, нес1яоль- ких логических элементов и двух филь тров нижних частот. Формирователь коротких импульсов 7 формирует короткие импульсы напряжения в моменты изменения знака сигнала на его входе с минуса на плюс. В качестве фазовых детекторов 8 и 9 могут быть использованы элементы выборки-хранения, составленные из уп равляемого ключа, запоминающей емкости и развязьшающего усилителя. Электропривод переменного тока ра ботает следующим образом. Напряжение задания U, с выхода .задатчика Ю сигнала зшравления поступает на управляющий вход 13 управ ляемого генератора 12 синусоидальных колебаний. На обмотки статора фазовращателя S с выхода 5 задакщего генератора 4 поступают два синусоидаль ных напряжения (одно из них U фнг. 3), сдвинутых одно относительно другого на 90 эл. град. С обмотки ротора фазовращателя 3 на вход форми-55 рователя 7 коротких импульсов поступает напряжение U, сдвинутое по фазе относительно Uj на угол с , характе1934 ризующий угловое положение ротора относительно статора. При изменении знака напряжения U. с минуса на плюс на выходе формирователя 7 коротких импульсов формируется короткий импульс напряжения Uy, поступающий на первый вход элемента И П. На выходе 6 задающего генератора, 4 формируется напряжение U, синхронизированное с напряжением одной из фаз и поступающее на вход синхронизации управляемого генератора 12 синусоидальных колебаний и на второй вход элемента И 11. При tj, - t t, (фиг. З), когда и О, управляемые ключи 20 и 21 (фиг. 2) замкнуты, а напряжения U, и. на выходах управляемого генерато- ра синусоидалыйпс колебаний определяютсяи. о. где Kj, - коэффициент передачи интеграторов. Так как на втором входе элемента это время присутствует сигнал г 0. то короткие импульсы напряжеи не могут проходить с выхода формирователя 7 коротких импульсов на вторые входы Фазовых детекторов 8 и 9. При этом напряжения U,, U,, на их выходах остаются неизменными. I При: t, it t,,-когда U 1 , импульсы и у. могут проходить на вторые входы фазовых детекторов В и 9. Управляемые ключи 20 и 21 размыкаются и на его выходах возникают синусоидальное -и косинусоидальное колебания, частота и, которых определяется постоянной времени интеграторов и выбирается в р раз большей частоты питания фазовращателя 3 W, рсо число пар полюсов машины где р (на фиг. 3 р р 2); - частота напряжения U питания фазовращателя, а амплитуда и фаза определяются напряжениями U, и О на входах установки начальных условий, т.е. на выводах управляемых ключей 20 и 21. В данном случае амплитуда колебаний пропорциональна напряжению управления и, а начальная фаза равна нулю: ) К -и, coso,(t-t,) . Ug(t) Kj.U/ sin u, (t-t,) , В момент времени t, когда знак напряжения U сменится с минуса на плюс, формируется короткий импульс напряжения U, который через элемент И 11 пройдет на вторые входы фазовых дискриминаторов, на выходах которых, установятся напряжения U,j и U,, , равные напряжениям U, и Ug в момент окончания импульса опроса U(t) Kj,.U, coso,(t-t,), тт /л. т тт ,, -i -„vtj - ls...U SinuJ, Vtrt-ъ, ;,. 8 z л 1 t 1 Учитывая соотношение частот w . и с;)„ по (2), а также сдвиг фазы ме, ду входным и.и выходным и напряжениями фазовращателя 3 if co,(t,-t.), получаем: и, U(t) ,cos(o,(tj-t, ) ,cospw,(tj-t, ) К„-и, С09 рц, и,о Ug(t,) К„-и, sinw, (,) Kj,.U, sin ,) Kj,.U,sin pif Из (5) следует, что управляющие напряжения для управляемого источника 2 питания формируются в соответст вии с угловым положением q ротора фазовращателя 3 относительно статора и с учетом числа пар полюсов р машины 1 переменного тока. Описанные процессы повторяются в каждом периоде синхрониризующего напряжения U/j. Таким образом, введение в электропривод переменного тока элемента И и управляемого генератора синусоидальных колебаний обеспечивает плав ное изменение сигналов управления на входах управляемого источника пита/2) f ния при изменении углового положения вала машины, так как момент передачи напряжений с первых входов на выходы фазовых детекторов строго совпадает моментом изменения знака выходного напряжения фазовращателя с минуса на плюс, благодаря чему устраняются высшие гармонические составляющие в сигналах задания тока (или напряжения) и повышается точность управления в сравнении с известным решением. Формула изобретения Электропривод переменного тока, содержащий двухфазную машину переменного тока, статорные обмотки которой подключены к выходам управляемого источника питания, фазовращатель, выполненный с обмотками статора и ротора и расположенный на валу двух «° переменного тока, генератор с. двумя выходами, « которых подключен к обмот« статора фазовращателя, соединенного обмоткой ротора с входом формирователя коротких импульсов, два фазовых детектора, соединенных выходами с управля1овд1ми входами управляемого источника питания, и задатчик сигнала управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения высших гармонических составляюпщх .в сигналах управления управляемым источником питания, в него введены элемент И и управляемый генератор синусоидальных колебаний с управляющим входом, входом синхронизации и двумя выходами, подключекнь1ми к первым входам соответствующих фазовых детекторов, вторые входы которых объединены и подключены к выходу элемента И, при этом первый вход элемента И подключен к выходу форьшрователя коротких импульсов, второй вход объединен с входом синхронизации управляемого генератора синусоидальных колебаний и подключен к второму выходу задающего генерато- ра, а выход задатчика сигнала управления подключен к управляющему входу управляемого генератора синусоидальных колебаний.

Hv ч

CZ3-H 1Э-И