Электропривод переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H02P5/34 

11334342

зобретение относится к электротосо и и не Вы с то ры до

для регулирования числа оборотов оди :ночных двигателей переменного тока, и может быть использовано, например, в станкостроении для перемещения рабочих органов станков.

Цель изобретения - упрощение и повышение точности электропривода пе ременного тока путем уменьшения пульсаций момента во всем диапазоне регулирования частоты вращения.

На чертеже представлена функциональная схема электропривода переменного тока.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигатель 1, статорные обмотки которого подключены к выходам регулируемого источника 2 фазных токов, соединенного управляющими входами с выхо- |Дами блока 3 задания фазных токов, выполненного с входами 4 и 5 для заданий активной и реактивной составляющих тока статора, с преобразователем напряжение - частота 6 и первым и вторым цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП) 7 и 8, датчик 9 частоты вращения, установленный на валу асинхронного электродвигателя задатчик реактивного тока 10, последовательно соединенные задатчик 11 частоты вращения, элемент 12 сравнеВИЯ и регулятор 13 частоты вращения выход которого и выход задатчика 10 реактивного тока подключены соответственно к входам 4 и 5 для заданий активной и реактивной составляющих тока статора блока 3 задания фазных токов, при этом другой вход элемента 12 сравнения подключен к выходу датчика 9 частоты вращения.

В электропривод переменного тока дополнительно введены два инвертора 14 и. 15, четыре трехвходовых ключа 16 - 19, три сумматора 20 - 22, реверсор 23, счетчик 24, запоминающий элемент 25, формирователь команд Окончание счета 26, два регистра 27 и 28, преобразователь 29 числа фаз, а также блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 30 и цифроаналоговые преобразователи 31 и 32.

При этом входы первого и второго инверторов 14 и 15 образуют соответственно входы 4 и 5 для заданий активной и реактивной состав: яющих тока статора блока 3 задания фазных

5

0

5

0

5

0

5

0

5

токов. Выход первого инвертора 14 соединен с первыми входами первого и второго терхвходовых ключей 16 и 17, вторые входы которых объединены с входом первого инвертора 14. : Выход второго инвертора 15 соединен с первыми входами третьего и четвертого трехвходовых ключей 18 и 19, вторые входы которых объединены с вхо- : дом второго инвертора 15.

Аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 7 и 8, 31 и 32 под- ключены к выходам соответствующих трехвходовых ключей 16 - 19. Выходы первого и четвертого цифроаналоговых преобразователей 7 и 32 соединены с входами первого сумматора 20. Выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей 8 и 31 соединены с входами второго сумматора 21. Выходы сумматоров 20 и 21 подключены к входам преобразователя 29 числа фаз, выходы которого образуют выходы блока 3 задания фазных токов.

11 1фровые входы цифроаналоговых преобразователей 7 и 31, 8 и 32 попарно объединены и подключены соответ- ственно к выходам первого и второго регистров 27 и 28, информационные входы которых подключены к выходам запоминающего элемента 25. Тактирующие входы регистров 27 и 28 соединены с прямым и инверсным выходами преобразователя напряжение- частота 6.

Вход первого инвертора 14 объединен с первым ВХОДОМ третьего сумматора 22, второй вход которого соединен с выходом датчика 9 частоты вращения. Выход третьего сумматора 22 соединен с входом преобразователя напряжение - частота бис входом реверсора 23, выход которого соединен с входом переключения направления счета счетчика 24, счетный вход которого соединен с прямым выходом преобразователя напряжение - частота 6. Выходы счетчика 24, соответствующие младшим и старшим разрядам, соединены соответственно с первыми входами блока элементов ИСКЛЮЧАЩЁЕ ИЛИ 30 и входами формирователя команд Окончание счета 26.

Вторые входы блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 30 подключены к прямым выходам преобразователя напряжение - частота 6. Выходы блока элементов ИСКЛЮЧАЩЁЕ ИЛИ 30 соединены

3133

с входами запоминающего элемента 25. Первый выход формирователя команд Окончание счета 26 соединен с третьими входами первого и третьего ключей 16 и 18, а второй выход - с третьими входами второго и четвертого ключей 17 и 19,

В электроприводе переменного тока осуществлено частотно-токовое управ- ление с координатным преобразованием составляющих тока статора из вращающейся ортогональной системы координат X, У в неподвижную с. , р ори ентированную относительно статора асинхронного электродвигателя.

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Сигнал задания частоты вращения . с вькода задатчика 11 поступает на первый вход элемента 12 сравнения, на второй вход которого подается сигнал с выхода датчика 9 частоты вращения. Сигнал с выхода элемента 12 сравнения noctynaeT на вход регулятора 13 частоты вращения, формирующего задание на активную составляющую i у тока статора во вращающейся системе координат. Заданна на реактивную состав- ляющую i тока статора формируется на выходе задатчика 10 реактивного тока. Указанные задания поступают соответственно на входы 4 и 5 блока 3 задания фазных токов.

Выходной сигнал регулятора тоты вращения поступает также сумматора 22, где суммируется с сигналом частоты вращения u.ii2: ротора, по,- .ступающим с выхода датчика 9.

Выходной сигнал сумматора 22 поступает на вход преобразователя напря

13 на

час- вход

жение - частота 6, который по линейному закону преобразует этот сигнал .в прямую и инверсную последовательности импульсов, частота которых пропорциональна частоте тока статора.

Импульсы прямой последовательности поступают на вход счетчика 24, с выхода которого полученный 8-разрядный код сигнала о.) t поступает на вход блока элементов ИСКПВЗЧАЮЩЕЕ Ш1И 30, тактирующим входом связанного с выходом преобразователя напряжение - частота 6,

На выходе блока 30 с частотой тактирующих импульсов поочередно появляется прямой код и) t и его инверсия, соответствующая углу (| ) . Далее код угла подается на входы запоми5

0

в качестве ко- программное устройство с зашитым

нающего элемента 25,

торого используется

запоминающее

в него двоичным кодом синусоиды в

диапазоне углов (О-ТТ). Поскольку

sin ( -u),t) cosuj t,

то на выходе элемента 25 поочередно появляются числа, соответствующие sincO t и coscO,t. Они переписываются в регистры 28 и 27 по тактирующим импульсам, в качестве которых используется прямая и инверсная последовательности выходных импульсов преобразователя напряжение - частота 6.

При появлении 1 в 9-м разряде счетчика 24 с блока 30 на вход запоминающего элемента 25 начинает поступать инверсный код числа, что необходимо для формирования второй четверти синусоиды и косинусоиды в диапа, i л

25 зоне углов (,-- - jT ; ,

Формирователь 26 вырабатывает две команды Окончание счета, т.е. окончание формирования синусоиды и ко30

синусоиды в диапазоне углов (О --Ji ) . Для синусоиды этой командой является выходной сигнал 10-го разряда счетчика 24, а для косинусоиды - та же команда, что для синусоиды, но сдви

.

35

нутая

л на 2

С выходов регистра 28 код синусоиды поступает на цифровые входы ЦАП 8 и 32. С выходов регистра 27 др код синусоиды поступает на цифровые входы ЦАП 7 и 31. На аналоговые

входы ЦАП 7 и 8 подаются соответственно сигналы с выходов ключей 16 и 17. При этом ключ 17 коммутирует сигналы с выхода регулятора 13 частоты вращения и инвертора 14 по коман7. де окончания формирования полуволны СИНУСО1ЩЫ, а ключ 16 - по команде окончания формирования полуволны косинусоиды. Таким образом, на выходах ЦАП 8 и 7 формируются составляю

щие i,y sin u),t и iyCOScO t

55

На аналоговые входы ЦАП 31 и 32 подаются сигналы с ключей 18 и 19, представляющие собой -коммутируемые по тем же командам выходные напряжения задатчика 10 реактивного тока и инвертора 15. На выходе ЦАП 32

и 31 формируются составляющие i sin(jL) t и i cosu),t .

л,1л7

В основе формирования указанных составляющих тока статора лежит одна и та же четверть синусоиды, .что обеспечивает высокую точность преобразований. Трехвходовые ключи 16-19 ЦАП 7 и 8, 31 и 32, а также сумматоры 20 и 21 выполняют необходимые при частотно-токовом управлении координатные преобразования сигналов управления из вращающейся системы координат X, У в неподвижную систему d /3 . Полученные на выходах i сумматоров 20 и 21 сигналы if, i я преобразуются с помощью преобразователя 29 числа фаз в трехфазную систему управляющих сигналов IQ, ig,, i поступающих на управляющие входы регулируемого источника 2 фазных токов, который формирует по ним фазные токи требуемой частоты и амплитуды .

Таким образом, в предпагаемом электроприводе переменного тока обеспечиваются необходимые координатные преобразования сигналов управления фазными токами из вращающейся системы в неподвижную систему координат с использованием одной и той же четверти периода опорной частоты, благодаря чему упрощается структура электропривода и повышается точность формирования управляющих воздействий и фазных токов по сравнению с известным эл,ектроприводом.

Формула изобрете-ния

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, статорные обмотки которого подключены к выходам регулируемого источника фазных токов, соединенного управляющими входами с выходами бло ка задания фазных токов, вьшолненно- го с входами для заданий активной и реактивной составляющих тока статора, с преобразователем напряжение - частота и первым и вторым цифроана- логовыми преобразователями, датчик частоты вращения, установленный на валу асинхронного электродвигателя, задатчик реактивного тока, последовательно соеди ненные задатчик частоты вращения, элемент сравнения и регулятор частоты вращения, которого и выход задатчика реактивного

5

тока подключены соответственно к входам для заданий активной и реактивной составля ощих тока статора блока задания фазных токов, при этом другой вход элемента сравнения подключен к вьЕходу датчика частоты вращения, отлич ающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, в блок задания фазных токов дополнительно введены первый и второй инверторы, первый, второй, третий и четвертый трехвходовые ключи, первый, второй и третий сумматоры, реверсор, счетчик, запоминающий элемент, формирователь- команд Окончание счета, первый и второй регистры, преобразователь числа фаз, а также блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и третий и четвертый цифроаналоговые преобразователи, при этом входы первого и второго инверторов образуют соответственно входы для заданий активной и реактивной составляющих то5 ка статора блока задания фазных токов, выход первого инвертора соединен с первыми входами первого и второго трехвходовых ключей, вторые входы которых объединены с входом первоQ го инвертора, выход второго инвертора соединен с первыми входами третьего и четвертого трехвходовых ключей, вторые входы которых объединены с входом второго инвертора, аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей подключены к выходам соответствующих трехвходовых ключей, выходы первого и четвертого цифроаналоговых преобразователей соединены с

д входами первого сумматора, выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей соединены с входами второго суммматора, выходы первого и второго сумматоров подключены к входам преобразователя числа фаз, выходы которого образуют выходы блока задания фазных токов, а цифровые входы первого и третьего, второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей попарно объединены и подключены соответственно к выходам первого и второго регистров, информационные входы которых подключены к выходу запоминающего элемента, а тактирующие входы этих регистров соединены с прямым и инверсным выходами преобразователя напряжение - частота соответственно, вход первого инвертора объединен с первым входом третьего

5

5

0

5

-I1334342g

сумматора, второй вход которого сое-ИСЮ1ЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ и входом формировате- динен с выходом датчика частоты вра-ля команд Окончание счета, второй щения, выход третьего сумма-тора сое-вход блока элементов ИСКПЮЧАКШ(ЕЕ ИЛИ динен с входом преобразователя напря-подключен к прямому выходу преображение - частота и с входом реверсо-эователя напряжение - частота, выход ра, выход которого соединен с входомблока элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ сое- Переключение направления счета счет-динен с входом запоминающего элемен- чика, счетный вход которого соединента, первый выход формирователя ко- с прямым выходом преобразователя -|Q манд Окончание счета соединен с напряжение - частота, выходы счетчи-третьими входами первого и третьего ка, соответствующие младшим и стар-ключей, а второй выход - с третьими шим разрядам, соединены соответствен-входами второго и четвертого клю- но с первым входом блока элементовчей.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в станкостроении для перемеп;ения рабочих органов станков. Целью изобретения является упрощение и повышение точности. Указанная цель достигается введением в блок 3 задания данных токов электропривода переменного тока, двух инверторов 14 и 15, четырех трехвходовых ключей 16-19, трех сумматоров 20-22, реверсора 23, счетчика 24, запоминающего элемента 25, формирователя 26 команд Окончание счёта, двух регистров 27 и 28, преобразователя 29 числа фаз, блока 30 элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ и цифро- аналоговых преобразователей 31 и 32. Введение указанных блоков обеспечивает необходимые координатные преобразования сигналов управления фазными токами из вращающейся системы в неподвижную систему координат с использованием одной и той же четверти периода опорной частоты. 1 ил. 3 to (Л