Электропривод с частотно-токовым управлением Советский патент 1986 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе синхронных двигат€1лей, и может быть использовано в промышленных системах воспроизведения движений, в которых определяющими требованиями являются бесконтактность привода, надежность и точность, например в металлорежущих станках, моделирующих динамических стендах и т.д.

Цель изобретения - повышение стабильности работы и снижение трудоемкости настройки электроп1)ивода с частотно-токовым управлением за счет использования элементов цифровой техники.

На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода с частотнотоковым управлением, на фиг.2 - схема 20 по схеме, содержащей делитель 15 час- возможного вьшолнения блока согласо- тоты (ДЧ), счетчик (СЧ) 16, постоянвания частот.

Электропривод с частотно-токовым управлением (фиг,1) содержит синхронный двигатель (СД) 1 с установленным 25 на его валу датчиком 2 положения (ДП) ротора, усилитель 3 фазных токов (УФТ), выходы которого подключены к фазным обмоткам СД 1, блок 4 задания

ные запоминающие устройства (ПЗУ) 17 и 18, запрограммированные по законам синуса и косинуса соответственно и соединенные выходом с соответствующим цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 19 (20). Входы ПЗУ 17 и 18 объединены и подключены к выходу СЧ 16, входом соединенного с выходом ДЧ 15.

амплитуды тока (БЗАТ) с опорными вхо- 30 Вход ДЧ 15 образует вход БСЧ 6, выхо дами, генератор 5 опорной частоты .(ГОЧ), блок 6 согласования частот (БСЧ), блок 7 задания начальной фазы (БЗНФ) тока СД и фазосмещающий блок (ФСБ) 8 с двумя входами,. первьм из которых подключен к выходу БЗНФ 7, а второй - к выходу ДП 2 ротора, при этом вход БСЧ 6 подключен к выходу ГОЧ 5, а выход - к входу ДП 2 ротора.

дом которого служат выходы ЦАП 19 и 20.

ДЧ 15 может быть собран на цифровых интегральных микросхемах по любой

35

выполненной на базе динамического -триггера.

В качестве СЧ 9 и 16, Р 10, ПЗУ 11, 12, 17 и 18, ЦАП 13, 14, 19 и 20 В электропривод с частотно-токовым Q могут быть использованы соответствую- управлением введены счетчик (СЧ) 9, щие серийно вьтускаемые интегральные

регистр (Р) 10 с информационным и опорным входами, постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 11 и 12, запрограммированные по законам синуса и косинуса соответственно, и цифроана- логовые преобразователи (ЦАП) 13 и 14. ГОЧ 5 выполнен в виде генератора импульсов, при этом информационный вход Р 10 через СЧ 9 подключен к выходу ГОЧ 5, опорный вход Р 10 - к выходу ФСБ 8, а выход Р 10 подключен к объединенным между собой входам ПЗУ 11 и 12, выход каждого из которых через соответствующий ЦАП 13 и 14 соединен с одноименным опорньш входом БЗАТ 4, выходами подключенного к управляющим входам УФТ.З.

микросхемы.

В качестве БЗНФ 7 тока СД 1 может быть использован лзобой регулируемый 45 источник напряжения, в простейшем

случае это потенциометр, подключенный к шинам питания системы управления электроприводом.

ФСБ 8 может быть выполнен состоящим из последовательно соединеннь1х суммирующего компаратора и формирователя импульсов.

Электропривод с частотно-токовым управлением работает следующим образом.

Обмотки СД 1 (в качестве которого используется многополюсная или с электромагнитной редукцией машина)

50

55

УФТ 3 представляет собой многофазный усилитель напряжений, охваченный пофазно жесткой отрицательной обратной связью по выходному току, и может быть вьшолнен, например, на базе непосредственного преобразователя частоты.

БЗАТ 4 представляет собой координатный преобразователь, в котором на- пряжения задания Uj,, U продольной и поперечной составляющих тока СД 1, представленные в осях, жестко связанных с ротором СД 1, преобразуются в фазные напряжения задания тока СД 1 в неподвижной системе координат.

ГОЧ 5 может быть выполнен по любой из известных схем генератора импульсов.

БСЧ 6 (фиг.2) может быть вьтолнен

ные запоминающие устройства (ПЗУ) 17 и 18, запрограммированные по законам синуса и косинуса соответственно и соединенные выходом с соответствующим цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 19 (20). Входы ПЗУ 17 и 18 объединены и подключены к выходу СЧ 16, входом соединенного с выходом ДЧ 15.

дом которого служат выходы ЦАП 19 и 20.

ДЧ 15 может быть собран на цифровых интегральных микросхемах по любой

микросхемы.

В качестве БЗНФ 7 тока СД 1 может быть использован лзобой регулируемый источник напряжения, в простейшем

случае это потенциометр, подключенный к шинам питания системы управления электроприводом.

ФСБ 8 может быть выполнен состоящим из последовательно соединеннь1х суммирующего компаратора и формирователя импульсов.

Электропривод с частотно-токовым управлением работает следующим образом.

Обмотки СД 1 (в качестве которого используется многополюсная или с электромагнитной редукцией машина)

питаются токами от УФТ 3. На валу СД 1 установлен ДП 2 ротора, в качестве которого используется двухполюсная машина типа вращающегося транс- .форматора. ГОЧ 5 вырабатывает прямо- угольные импульсы с частотой , которые одновременно поступают на вход СЧ 9 и на вход ДЧ 15, которьй делит частоту и) на р (где р - коэффициент, равный числу пар полюсов синх- ронного многополюсного двигателя 1). Последовательность импульсов с выхода ДЧ 15 с частотой иЗ /р поступает на вход СЧ 16, который формирует на своем выходе последовательность чисел в двоичном коде, определяющих адреса слов, записанных в ПЗУ 17 и 18 по заданной таблице переключений, В ПЗУ 17 и 18 записаны предварительно затабу- лированные значения функций синуса и косинуса соответственно. Закодированные значения этих функций с выходов ПЗУ 17 и 18 поступают в ЦАП 19 и 20, где преобразуются в аналоговые сигналы. Таким образом на выходе БСЧ 6 формируется требуемая двухфазная система синусоидальных напряжений для обеспечения работы ДП 2 ротора, в режиме фазовращателя. Частота этих напряжений равна Д N - количество разрядов счетчика 16 (длина входного слова ПЗУ 17 и 18 в битах).

Выходное напряжение ДП 2 ротора, определяющееся вьфажением

и, и., «i.( -Q),

где б - угол, равный механическому углу между осью первичной обмотки ДП

2 ротора, питающейся напряжением U

uJ. , И ОСЬЮ выходной обмотк

поступает на один из входов ФСБ 8, который для компенсации фазовых за- паздываний, вносимых УФТ 3, дополнительно смещает его фазу на угол у, являющийся функцией напряжения Uj, поступающего с выхода БЗНФ 7 тока СД 1 на второй вход ФСБ 8.

. Р(0 +Y)-2 В моменты времени t -,

о uJ,

т.е.. в моменты смены знака алгебраической суммы входных напряжений ФСБ 8 с отрицательного на положительный, на выходе ФСБ 8 формируется узкий импульс, поступающий на опорный вход

Р 10. При этом в Р 10 записывается информация с выхода СЧ 9, осуществляющего преобразование последопатель- ности импульсов с частотой uJ, с выхода ГОЧ 5 в последовательность чисел в двоичном коде. После окончания опорного импульса разряды Р 10 сохраняют информацию о состоянии разрядов СЧ 9, соответствующую моменту времени t до прихода следующего опорного импульса .

С выхода Р 10 с частотой, соответствующей частоте следования импульсов с ФСБ 8, на входы ПЗУ 11 и 12 поступают кодированные числа, каждое из которых определяет адрес соответствующего слова, записанного в ПЗУ 11, 12 по заданной таблице переключений. В ПЗУ 11 и 12 записаны предварительно затабулированные значения функций синуса и косинуса соответственно. Закодированные значения этих функций с выходов ПЗУ 11 и 12 поступают в ЦАП 13 и 14, где преобразуются в аналоговые сигналы. Таким образом на выходах ЦДЛ 13 и 14 формируются синусоидальные напряжения

и

,. . . J, 2(6 + V )-2 U,sin(j- j,-),

, LJ, р(0 + 2)- 2% 4 U,3cos(),

где К - количество разрядов СЧ 9 (длина входного слова ПЗУ 11 и 12 в битах).

При равенстве разрядов счетчиков 9 и 16 эти напряжения принимают вид

и U jSinp(e+y),

Uy, р(6)+).

Напряжения U, и U поступают на опорные вхо№1 БЗАТ 4, на выходах которого формируются напряжения, зада- кяцие ток в обмотках СД 1. Если обмотки СД 1 выполнены двухфазными, эти напряжения имеют вид

U|. (0+r) - (

U,i UpSinp(6+V) +U(jcosp(0 + ), где Ujj, Ug - напряжения задания продольной и поперечной составляющих тока СД 1.

В случае применения т-фазного СД / БЗАТ 4 снабжается преобразователем числа фаз, а УФТ 3 также вьшолняется т-фазным.

Таким образом, введение в предлагаемый электропривод с частотно-токовым управлением цифровых схем, а

именно счетчика, регистра, двух циф- роаналоговых преобразователей и двух постоянньпс запоминающих устройств, позволяет уменьшить временные и тем- пературные дрейфы, вносимые аналоговыми элементами, исключить точную настройку отдельных блоков и их дополнительную периодическую подстройку в процессе эксплуатации, а следователь- но, повысить стабильность работы и снизить трудоемкость настройки электропривода по сравнению с известным.

Формула изобретения

Электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель с установленным на его валу датчиком положения ротора, усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам синхронного двигателя, блок задания амплитуды тока с опорными входами, генератор опорной частоты, блок согласования частот, блок задания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосме- щающий блок с двумя входами, первый из которых подключен к выходу блока задания начальной фазы тока синхрон- ного двигателя, а второй - к выходу

датчика положения ротора, при этом вход блока согласования частот подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход - к входу датчика положения ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы и снижения трудоемкости настройки, в него введены счетчик, регистр с информационным и опорным входами, два ПОСТОЯННЕЙ запоминающих устройства, запрограммированных по законам синуса и косинуса соответственно, и два цифроаналоговых преобразователя, генератор опорной частоты выполнен )з виде генераторй импульсов, при этом информационный вход регистра через счетчик подключен к выходу генератора опорной частоты, опорный вход регистра - к выходу фазосмещающего блока, а выход регистра подключен к объединенным входам постоянных запоминающих уст- ройстр, запрограм ированных по законам синуса и косинуса, выход каждого из которых через соответствующий циф- роаналоговьш преобразователь соединен с однои1 1енным опорным входом блока задания амплитуды тока, выходами подключенного к упра)зляющим входам усилителя Аазных токов.

Изобретение относится к электротехнике и может быт1, использовано в прокьшленных системах воспроизведения движений. Целью изобретения является повьшение стабильности работы и снижение трудоемкости настройки электропривода. Указанная цель достигается введением в электропривод с частотно- токовым управлением счетчика 9, регистра 10, двух постоянных запоминающих устройств 11, 12 и двух цифроана- логовых преобразователей 13, 14 и выполнением генератора 5 опорной частоты в виде генерат ора импульсов-. Введение указанных узлов позволяет уменьшить. временные и температурные дрейфы, снизить требования к точной настройке электропривода. 2 ил о (Л N5 N9

Редактор С.Пекарь

Составитель А.Жилин

Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник

Заказ 6852/57Тираж 631Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„, д„ А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,, ул. Проектная, 4