Устройство для управления электродвигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P6/00 H02P7/42 

1

(21)4252898/07

(22)08.04.87

(46) 07.03.9. Бюл. N° 9

(71)Новосибирский электротехнический институт и Специальное конструк- торско-технологическое бюро автоматизации тяжелого металлорежущего, оборудования

(72)В.М.Берестов, А.В.Ьогдашев,

Б,М.Боченков, М.С.Каплун, С.В.Нечаев, С.Л.Рояк и Л.В.Смоляр (53) 621.313.13.014.2.621.382 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 1619372, кл. Н 02 Р 6/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР № 1336189, кл. Н 02 Р 7/42, 1986.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в металлорежущих станках и моделирующих стендах. Целью изобретения является упрощение. В устройство для управления электродвигателем введены цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) 16, 17 и сумматор 18. Входы сумматора 18 подключены к выходам ЦАП 16, 17, а выход - к входу регулятора 15 частоты вращения. Опорные входы ЦАП 16, 17 подключены к синусному и косинусному входам синхронного генератора выдающего информацию о частоте вращения элекс S

(Л

о

00

со

4

J

СП

тродвигателя. Электродвигатель питается через усилитель 1 фазных токов, управляющий вход которого подключен к-выходам ЦДП 13, 14. Управляющие входи ЦАП 13, 16 и 14, 17 попарно объединены и через постоянные запоминающие устройства 11, 12 подключены к выходу регистра 8. Опорные входы ЦАП 13, 14 подключены к выходу регулятора 15. Входы регистИзобретение относится к -электротехнике, в частности к электроприводу, и может быть использовано при создании электроприводов металлорежущих станков, моделирующих стендах и т.д.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для управления электродвигателем.

Устройство содержит усилитель 1 фазных токов, выход которого подключен к электродвигателю 2, механически связанному с датчиком 3 положения и синхронным генератором 4. Генерато 5 импульсов, выход которого подклю- чен к входу делителя 6 частоты и через формирователь 7 гармонических сигналов к входу датчика 3 положения Регистр 8, первый вход которого подключен через счетчик 9 к выходу де- лителя 6 частоты, второй вход - через компаратор 10 к выходу датчика 3 положения, а выход подключен к входа первого 1 и второго 12 постоянных запоминающих устройств (ПЗУ) с зата- булированными тригонометрическими функциями синус и косинус соответственно, выходы ПЗУ И и 12 подключены к входам усилителя 1 фазных токов через первый 13 и второй 14 цифро- аналоговые преобразователи (ЦАП), опорные входы которых объединены и подключены к выходу регулятора 15 частоты вращения.

Кроме того, устройство для управления электродвигателем содержит третий 16 и четвертый 17 ЦАП и сумматор 18, выход которого подключен к входу регулятора 15 частоты вращения

ра 8 соединены с выходами счетчика 9 и компаратора 10. Вход счетчика 9 через делитель частоты 6 связан с

выходом генератора импульсов 5, а вход коммутатора 10 - с выходом датчика 3 положения ротора электродвигателя. В устройстве обеспечивается информация о частоте вращения без

дополнительного преобразования сигналов синхронного генератора. 1 ил.

5

Q о

0

5

а входы - через третий 16 и четвертый 17 ЦАП к выходам первого 11 и второго 12 ПЗУ соответственно. Опорные входы третьего 16 и четвертого 17 ЦАЛ подключены к синусному и косинусному выходам синхронного генератора 4 соответственно.

Устройство для управления электродвигателем работает следующим образом .

Регулятор 15 частоты вращения, регистр 8, счетчик 9, компаратор 10, ПЗУ 11 и 12 и ЦАП 13 и 14 образуют формирователь 19 сигнапо в управления , который производит координатное преобразование сигнала задания момента, являющегося функцией ошибки по частоте вращения, из системы координат, спячанной с ротором, в неподвижную систему координат, связанную со статором. На выходах ЦАП 13 и 14 формируются в соответствии с принципом частотно-токового управления синусоидальные напряжения, поступающие на усилитель 1 в качестве задания токов в обмотках электродвигателя. Усилитель 1 формирует систему напряжений на фазах электродвигателя гак, чтобы TGI.и в фазах соответствовали заданным. Генератор 5 выра- батыпаст прямоугольные импульсы с частотой fj. На выходе формирователя 7 гармонических сигналов формируется двухфазная система напряжений, злпитьгоающих датчик 3 положения, который работает в рениме фазовращателя. Частота этих напряжений равна

fi )

где Рд - чис ю пар попюсов двигателя, равное Pfr ;

Р г - число пар полюсов синхронного

генератора 4;

N - число разрядов счетчика 9. Выходное напряжение датчика 3 опеделяется

Uj U де Q

выражением 2fa,

Jm sin(p

t - Р,П6, (2)

-, 2K - W

ггеометрический угол между осью синусной перничной обмотки датчика 3 и осью выходной обмотки; число пар полюсов датчика 3, равное коэффициенту деления .ценителя 6 частоты.

Напряжение (2) поступает на компаатор 10, формирующий на сроем выходе апряжение

4п

и

Ю

U,

ют

Si ,

„А , 2 i f I

sin(p----L -Рдп

0).

(3)

U j где U

В момент времени tQ, т.е. в момен появления положительного фронт а напряжения (3) в регистр 8 записывается значение кода на информационном входе регистра 8.

t 2 рйРАп е + 2k m

t0 - 2/v.f + /к ц ; (Ц)

где k 0, 1,2, ...

На выходе счетчика 9 формируется

f с частотой--fj периодическая

FAn l последоватепьность чисел в двоичномко

де, определяющих адрес сг ов, записанных в ПЗУ 1 и ПЗУ 12 по заданной таблиц переключении. Закодированные значения этих функции с выхода ПЗУ Н ц 12, где -записаны затасулированнь.е значения функций синуса и косинуса соответственно, поступают на входы ЦАП 13 и 14, где преобразовываются в аналоговые сигналы. Таким образом, на выходах ЦАП 13 и 14 формируются синусоидальные напряжения

Г,э U15 sin(PA0 + 2kft); (5) U U соя(РА3 + 21u), (6)

- выходное напрячь-пни горл 15, являр и сгя мгдание момента в системе .-.оор, шнаг: связанной с ротором. Как гк ка iano вшче, М - одсх ПЗУ

11 и 12 формируются в ЛРРИЧНОМ коде соответственно синус н ::оснпус электрического угла поворота ротира двигтеля Г Q. Эти сигналы подаются на входы c. j ч че гственно ЦАП 16 и 17, На опорные г,ходи ЦАП 16 ii 17 подаются соответственно синусное и косио

6334756

нусное напряжения с выходов синхронного генератора 4. На выходах ЦАП 16 и 17 формируются напряжения

U ,6

U

k,COpsin(PAe) sin(Pcr0 ); (7) (7 k,Q cos(P,0 ) cos(Pcr0 );

(8)

где k - коэффициент передачи ИСГ18.

Эти напряжения поступают на входы сумматора 18, на выходе которого с учетом Р. Рсг формируется напряжение

15

U

где

1fl k,- kcCOp,(9)

k - коэффициент передачи сумматора.

Напряжение (9) поступает на вход регулятора 15, где сравнивается с сигналом задания частоты вращения 20 ротора.

Таким образом, данное устройство управления электродвигателем обеспечивает формирование сигнала обратной связи по частоте вращения без преобразования сигнала синхронного генератора, что позволяет исключить такие блоки, как коммутатор, второй

делитель частоты, блок сдвига, что

30

приводит

целом.

к упрощению устройства в

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для управления электродвигателем, содержащее усилитель фазных токов для подключения .к электродвигателю, датчик положения ротора электродвигателя, синхронный генератор для установки на валу ротора электродвигателя, генератор импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, а через формирователь гармонических сигналов - к входу датчика положения, регистр, первый вход которого подключен через счетчик к выходу делителя частоты, второй вход - через компаратор к выходу датчика положения ротора, а выход подключен к входам первого и второго постоянных запоминающих устройств с затабулированными тригонометрическими функциями синус и косинус соответственно, выходы которых подключены к входам усилителя фазных токов через первый и второй циф- роаналоговые преобразователи соответственно, опорные входы которых объединены и подключены к выходу

7 16334758

регулятора частоты вращения, о т -цифроаналоговые преобразователи к

личающееся тем, что, свыходам первого и второгопостоянных

целью упрощения, в него дополнитель-запоминающих устройств соответстно введены третий и четвертый цифро-- венно, причем опорные входы третьего

аналоговые преобразователи и сумма-и четвертого цифроаналоговых преобтор, выход которого подключен к вхо разователей подключены к синусному

ду регулятора частоты вращения, аи косинусному выходам синхронного

входы - через третий и четвертыйгенератора соответственно.