Электропривод переменного тока Советский патент 1989 года по МПК H02P6/00 H02P6/08 

3150

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, в металлорежущих станках, моделирующих стендах и т.д.

Целью изобретения является упрощение электропривода переменного тока.

На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода переменного тока; на фиг. 2 - зпюры, поясняющие работу второго делителя частоты, блока сдвига и коммутатора; на фиг. 3 - эпюры, поясняющие работу блока выборки и хранения.

Эпюры на фиг. 2, 3 изображены для случая, когда числа пар полюсов двигателя, синхронного генератора (бесконтактного тахогенератора) и индуктивного датчика положения равны со- ответственно трем, двум и одноьгу, а число фаз синхронного генератора равно трем.

Электропривод переменного тока содержит двигатель 1 (фиг.1) переменного тока, индуктивный датчик 2 положения, бесконтактный тахогене- ратор, выполненный в виде синхронной машины 3, механически связанные с валом двигателя 1, последовательн соединенные формирователь 4 управляющих сигналов с тремя входами и усилитель 5 фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам двигателя 1, блок 6 выборки и хране ния с информационным и управляющим входами, коммутатор 7 с информационным и управляющим входами, выход которого подключен к информационному входу блока 6 выборки и хранения последовательно соединенные генератор 8 и первый делитель 9 частоты, выходом подключенный к первому входу фор шрователя 4 управляющих сигналов, блок 10 согласования частот, подключенный выходом к входу индуктивного датчика 2 положения, последовательно соединенные второй делитель 11 частоты и блок 12 сдвига, фазосдвигаюпшй блок 13 с двумя вхо- дами, задатчик 14 сигнала коррекции выходом подключенньй к первому вход фазосдвигающего блока 13, второй вход которого объединен с вторым входом формирователя 4 управляющих сигналов и подключен к выходу индуктивного датчика 2 положения. Входы второго делите;тя I 1 частоты и блока 10 согласования (астот объединены и

подключены к выходу генератора 8 Выход синхронной машины 3 подключен к информационному входу коммутатора 7, выход блока 6 выборки и хранения к третьему входу формирователя 4 управляющих сигналов, управляющий вход которогч) подключен к выходу фазосдвигающего блока 13. Выход блока 12 сдвига соединен с управляющим входом коммутатора 7.

В качестве датчика 2 положения может быть испо. :ь-зована электрическая машина типа сельсина и.чи вращаю- Djerocfl трансформатора, работающая в режиме фазовращателя.

Синхронная машина 3 представляет (;обой синхронный генератор с трапецеидальной формой вь хо;дного напряжения .

Электропривод переменного тока с бесконтактным тахогенератором работает следующим образом.

Генератор 8 вырабатывает прямоугольные импульсы и с частотой f (фиг. 2,а; фиг.3,а), которые поступают одновременно на входы делителей 9 и 11 частоты и блока 10 согласования частот. На выходе блока 10 согласования частот фopмиpyv- ся требуемая двухфазная система синусоидальных напряжений для обеспечения работы датчика 2 положения ротора в режиме фазовращателя. Частота этих напрял еиия равна f/Рд, Рцст , Рд РНСГ числа полюсов соответственно двигателя 1 и синхронноч) генератора 3.

Выходное напряжение лат чика 2 положения ротора определяР ся выражением (фиг.3,в)

и и,:я1п( -р-р tt Гд., е )

А ijcr

где б - геометрически yi i между

осью первично оГмсггки датчика 2 положения рртора, питакяцейся нанрп иием (фиг.3,6)

и

f .2

РА-Р.С-и осью его ротора. При том

в 2/(.f6p.t -t-Po

где fgp - частота вращенич двигателя i ,

00 - значение угла в при

0.

Коэффициенты деления делителей и 11 частоты равны соответственно

Рдо - число 2 положения роР и Рдп РА , пар полюсов датчика тора,

Импульсы с выхода делителя 11 частоты (идч) с частотой f/Рдп Рд (фиг,2,б) поступают на вход блока 12 сдвига, на выходе которого образуется многофазная система прямоугольных импульсов (Uy) , Uye, Utjj) той же частоты (фиг.2,в,г,д), причем импульсы соседних фаз сдвинуты друг .относительно друга на угол С , определяемый числом фаз синхронного генератора 3 и схемой выполнения коммутатора 7. Эти импульсы поступают на соответствующие управляющие входы коммутатора 7, определяя открытое 1ИЛИ закрытое состояние его каналов. При этом на выходе коммутатора 7 формируется напряжение UK (фиг,2,и; фиг,3,ж), состоящее из отрезков трапецеидальных ЭДС е, е, ej (фиг,2, е,ж,з) соответствующих фазных обмоток синхронного генератора 3, подключенных к информационным входам коммутатора 7,

Напряжение U (фиг,3,в) с выхода датчика 2 положения ротора поступает на первый вход фазосдвигающего блока 13, который для согласования положения осей обмоток статора синхронного генератора 3 с осями входных обмоток датчика 2 положения ротора дополнительно смещает фазу сигнала Uj на угол Ы , являющийся функцией напряжения Uc, поступающего с выхода за- датчика 14 сигнала коррекции на второй вход фазосдвигающего блока 13 (фиг,3,в), В моменты времени

- ( +с() « 2 Т

т,е, в моменты смены знака алгебраической суммы входных напряжений фазосдвигающего блока 13 с отрицательного на положительный, на его выходе формируется импульс . (Фиг,3,г поступающий на управляющий вход блока 6 выборки и хранения, на информационный вход которого подается на пряжение U, При этом в устройстве 6 выборки и хранения записывается информация с выхода коммутатора 7, После окончания этого импульса ин

формация на выходе устройства 6 выборки и хранения, соответствующая моменту времени to, сохраняется до прихода следующего импульса.

Для каждого из каналов коммутатора 7 продолжительность присутствия на выходе блока 6 выборки и хранения напряжения, формируемого посредством выборки и хранения из отрезков горизонтального участка соответствующей трапецеидальной ЭДС, совпадающих по времени с наличием импульсов управления на управляющем входе одноименного канала коммутатора 7, можно определить как длительность положительного полупериода следующего условного сигнала

и

ЧС|

Sign

f(

2«f

Ч, )

25

или, с учетом вьшеприведенного выражения для ,

Uy, sign f sin (e - p;-) f

где i - порядковый номер канала коммутатора 7,

т,е, фаза сигнала U

VCI

связана с углом поворота ротора коэффициентом РОСГ учитьтающим число пар полюсов синхронного генератора 3, Сумма временных интервалов, соответствующих положительным полупериодам всех (по числу каналов коммутатора 7) сигналов

и

ijct соответствует полному периоду

изменения трапецеидальной ЭДС

t

fер РМСГ

Те

Таким образом, выходное напряжение блока 6 выборки и хранения, являющееся выходным напряжением тахогене ратора (UTC), состоит из выбранных

с частотой ---t f.., P.. ( исг

тотой напряжения (U ) значений на горизонтальных участках трапецеидальных ЭДС фазных обмоток синхронного генератора 3 (фиг,3,е), и его величина прямо пропорциональна частоте вращения двигателя 1,

Напряжение , которое является сигналом обратной связи по частоте вращения, поступает на третий вход формирователя 4 управляющих сигналов. На его первый вход поступает напряжение с выхода делителя 9 частоты с

частотой f/Рдп РИСГ , преобразуемое в этом блоке в гармонический сигнал той же частоты, а на второй вход - напряжение U с выхода датчика 2 положения ротора. В моменты времени

to

.LLP4Q.6 2Jf

т.е. в моменты смены знака напряжения Ui2 с отрицательного на положительный, в формирователе 4 управляющих сигналов производится запись напряжения U,, соответствующего моменту времени t , , и хранение его до прихода следующего импульса. В результате формируются напряжения

sin

2 (If

Рдп РМСГ

to, sin Р,

Дп

° о ° АП ®7 АП исг

с помощью которых производятся координатные преобразования сигналов из системы координат, связанной с ротором, в том числе сигнала задания момента, являющегося функцией ошибки по частоте вращения, в неподвижную систему координат, связанную со статором. Выходные напряжения формирователя 4 управляющих сигналов являются управляющими сигналами усилителя 5 фазных токов.

Таким образом, подключение в электроприводе переменного тока выхода блока выборки и хранения к третьему входу формирователя управляюгцих сигналов, его управляющего входа - к выходу фазосдвигающего блока, а выхода блока сдвига - к управляющему входу коммутатора позволяет формиро вать выходное напряжение тахогенера- тора с помощью одного блока выборки и хранения как для высоких, так и для низких частот вращения, т.е. позволяет исключить из электропривода переключающий узел и соответст- вукмций ему блок управления и, следовательно, упростить предлагаемый

электропривод в сравнении с известным.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержапз1й двигатель, индуктивный датчик положения ротора и бесконтактный тахогенератор, выполненный в виде синхронной мащины, механически связанные с ротором двигателя, последовательно соединенные формирователь управляющих сигналов с тремя

входами и усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам двигателя, блок выборки и хранения с информационным и управляющим входами, коммутатор с информационным и управляющим входами, выход которого подключен к информационному входу блока выборки и хранения, последовательно соединенные генератор и первый делитель частоты, выходом

подключенный к первому входу формирователя управляющих сигналов, блок согласования частот, подключенный выходом к входу индуктивного датчика положения ротора, последовательно

соединенные второй делитель частоты и блок сдвига, фазосдвигающий блок с двумя входами, задатчик сигнала коррекции, выходом подключенный к первому входу фазосдвигающего блока, второй вход которого объединен с вторым входом формирователя управляющих сигналов и подключен к выходу индуктивного датчика положения ротора, входы второго делителя частоты и блока согласования частот объединены и подключены к выходу генератора, а выход синхронного тахогенератора подключен к информационному входу коммутатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения, выход

блока выборки и хранения подключен к третьему входу формирователя управляющих сигналов, его управляющий вход - к выходу фазосдвигающего блока, а выход блока сдвига соединен с

управляющим входом коммутатора.

tli

гл

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлорежущих станках и моделирующих стендах. Целью изобретения является упрощение. С этой целью в электроприводе переменного тока выход блока 6 выборки и хранения соединен с третьим входом формирователя 4 управляющих сигналов. Управляющий вход формирователя 4 подключен к выходу фазосдвигающего блока 13. Выход блока 12 сдвига подключен к управляющему входу коммутатора 7. В результате в электроприводе формирование выходного напряжения тахогенератора 3 как на высоких, так и на низких частотах вращения обеспечивается только одним блоком 6. 3 ил.

(риг. 2

1ПППППППППППППППППППППППППППП i

t

(puf.3