Формирователь опорных гармонических напряжения для управления синхронным двигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления непрерывными приводами с синхронными двигателями, имеющими различные значения продольной и поперечной индуктивно- стей фазных обмоток ротора, и может быть использовано, например, в приводах лентопротяжных механизмов.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема формирования опорных гармонических напряжений; на фиг. 2 - схема блоков умножителей; на фиг. 3 и 4 - графики, поясняющие функционирование формирователя.

Формирователь опорных гармонических напряжений для управления синхронным двигателем содержит измеритель 1 напряжения (фиг. 1) асимметрии ротора с выходами напряжений, изменяющихся по законам sin2 a , cos2 a , фазорасщепитель 2, входы которого подключены к выходам названного измерителя 1 асимметрии ротора, а многофазный выход- к многофазному входу блока нуль-органов 3 и два блока умножителей 4 и 5, первые два входа которых попарно объединены и подключены к соответствующих выходам источника 6 разнопо- лярных постоянных напряжений, а третьим многофазные входы соединены с выходом блока нуль-органов 3.

В названный формирователь введены: определитель 7 знака функции, блок 8 счетных импульсов и триггер 9 со счетным входом, причем источник 6 радиополярных постоянных напряжений снабжен управляющим входом, подключенным через последовательно соединенные триггер 9 со счетным входом, блок 8 счетных импульсов и определитель 7 знака функции - к выходу напряжения измерителя 1 асимметрии ротора, при этом выходы блоков умножителей 4 и 5 образуют выходы формирователя опорных гармонических напряжений.

Каждый из блоков умножителей 4 и 5 выполнен с операционными усилителями 10- 12 (фиг. 2), работающими в режиме усилителей сумматоров. Инвертирующий вход операционного усилителя 12 подключен к выходу усилителя 10 через последовательно соединенные резисторы 13 и 14, а к выходу усилителя 11 через последовательно соединенные резисторы 15 и 16. Средние точки резисторов 13 и 14 и 15 и 16 через управляемые ключи 17 и 18 соответственно подключены к общему выводу блока. Первые два входа блока умножителей образованы входами ре- зисторлых матриц 19 и 20, подключенных соответственно через группы 21 и 22 управляемых ключей и инвертирующим входам операционных усилите лей 10 и 11. Третий многофазный вход блока умножителей

образован управляющими входами групп ключей 21 и 22 и управляемых ключей 17 и 18.

Формирователь опорных гармонических напряжений для управления синхронным двигателем работает следующим образом.

Измеритель 1 асимметрии ротора формирует на выходе двухфазную систему сину- соидальных напряжений двойного угла

sln2« и cos2«, где а -угол поворота ротора синхронного двигателя, графики которой приведены на фиг. 3, а. Эти напряжения поступают в фазорасщепитель 2, на выходах которого формируется N - фазная система

напряжений двойного угла. Для конкретности принято, что . На фиг. 3 ,б приведены графики для 4-фазной системы напряжений. Выгодно иметь , 12, 16 и более, так как при этом в искомых функциях sin аи cosa

будет меньший уровень помех.

Четыре синусоидальных напряжения двойного угла поступают на четыре входа блока 3 нуль-органов, на 8-ми выходах которого имеем напряжения прямоугольной

формы (фиг. Зв) графики относятся к 8-ми фазной системе прямоугольных напряжений двойного угла. Для наглядности в представлении системы напряжений на этих графиках, максимальные значения напряжений выбраны разными. В реальномвуст- ройстве максимальные значения фазных напряжений 8-ми фазной системы равны между собой.

Выход sin2a измерителя 1 асимметрии

ротора в виде напряжений синусоидальной формы поступает на вход определителя 7 знака функции, на выходе которого образуется прямоугольное напряжение, показанное на графике фиг. 3, г. Это напряжение

5 двойного угла поступает на вход блока 8 счетных импульсов, на выходе которого формируются однополярные импульсы по передним фронтам поступающих на вход сигналов. Они показаны на графике фиг. 3,

0 д. Эти импульсы поступают на счетный вход триггера 9 со счетным входом. Триггер имеет два устойчивых состояния на выходе 1 и 0. Состояние 1 соответствует положительному напряжению, а состояние 0 - отрица5 тельному. На выходе триггера 9 со счетным входом формируется двуполярное прямоугольное напряжение одинарного угла, по- kasaHHoe на графике фиг. 3, е. Данное устройство решает задачу управления нереверсивными приводами, т.е. подразумевается, что направление вращения ротора синхронного двигателя над заранее известно. Эта информация определяет начальное состояние триггера. Сигналы с этого тригге- ра поступают на вход источника 6 разнопо- лярных постоянных напряжений. С выходов источника стабилизированное двуполярное напряжение прямоугольной формы поступает на попарно объединенные первые два входа блоков умножителей 4 и 5.

Рассмотрим работу блока умножителей 4, схема которого показана на фиг. 2. В интервале 0 на шины напряжения ± U, являющиеся первыми двумя входами блока умножителя, поступает прямоугольное напряжение положительной полярности. Ток через ключи протекает в том случае, когда на третьи многофазные входы блока умножителей подается прямоугольное на- пряжение отрицательной полярности. На управляющий вход управляемого ключа 17 подается напряжение такой фазы, в которой задний фронт двуполярного прямоугольного напряжения проходит через а п

л 2

В

интервале 0 а -п ток через ключ 17 не

протекает и сигналы с выхода усилителя 10 поступают на вход усилителя 12. В интерва-

ле -п а п ток замыкается на общий

вывод блока и сигналы с выхода усилителя 10.на вход усилителя 12 не поступают. На управляющий вход управляемого ключа 18 подается напряжение такой фазы N, в которой задний фронт проходит через а 0. Сигналы с выхода операционного усилителя 11 поступают на вход усилителя 12 только в

интервале ту а л . На управляющую

цепь группы ключей 21 поступают поочередно напряжения, в которых задние фронты двуполярных прямоугольных напряжений находятся в интервале 0 а - . В данном

конкретном случае таких ключей четыре, что соответствует количеству фаз с Многофазного выхода фазорасщепителя 2. В интервале

О За -к через ключ Ki протекает ток, оп- о

ределяемый значением. Ki резисторной матрицы 19. На выходе усилителя 12 появляется первая ступенька прямоугольного напряжения. В интервале -п а. -д ток протекает

через ключи Ki и Ка и суммируется на входе усилителя 10. На выходе усилителя 12 появляется вторая ступенька прямоугольного напряжения, пропорциональная сумме двух

5 10

15 20

25

30

35

0

45

50

55

токов. В интервале -& п а - ток протекает по всем ключам, и на выходе усилителя 12 образуется максимальная ступенька прямоугольного напряжения, пропорциональная сумме всех токов. В интервале

л5

-п а. -п л по всем ключам из группы ключей 22 (которых также четыре) протекает ток. В то же время ключ 18 дает возможность прохождения сигналов с выхода усилителя 11, и на выходе усилителя 12 также образуется максимальная ступенька прямоугольного напряжения, пропорциональная сумме всех токов. Поочередное закрывание ключей в группе ключей 18 приводит к поочередному изменению ступенек на выходе усилителя 12. На графиках фиг. 3, ж, з показано образование ступенчатого напряжения на выходе усилителя 12. Для наглядности образование ступенек на выходе усилителя 12 разнесено. В интервале тг а 2 п меняется знак на первых двух входах блока умножителей. При этом ключи коммутируются в той же последовательности, но на выходе усилителя 12 образуются ступеньки прямоугольного напряжения отрицательной полярности. Блок умножителей 5 работает аналогичным образом. При этом на управляющие входы ключей 17 и 18 и групп ключей 21 и 22 поступают напряжения, в которых задние фронты находятся в

интервале ™ а 2 п

На выходах формирователя опорных гармонических напряжений для управления син- хронным двигателем формируются квазисинусоидальные напряжения sin а и cos a , графики которых показаны на фиг. 3, и. Для наглядности они показаны в виде первых гармоник напряжений.

Таким образом введение в формирователь опорных гармонических напряжений одного триггера со счетным входом, блока счетных импульсов и определителя знака функции, подключенного к одному из выходов измерителя асимметрии ротора, а также выполнение источника разнополярных постепенных напряжений с управляющим входом, обеспечивают возможность преобразования N-фазной системы напряжений двойного угла без установки в каждую из фазных цепей отдельного счетного элемента - триггера, благодаря чему упрощается конструкция.

Формула изобретения Формирователь опорных гармонических напряжений для управления синхронным двигателем, содержащий измеритель

напряжения асимметрии ротора с выходами напряжений, изменяющихся по законам sin2 fi , cos2 a , фазорасщепитель, входы которого подключены к выходам названного измерителя напряжения асимметрии ротора, а многофазный выход - к многофазному входу блока нуль-органов, и два блока умножителей, первые два входа которых попарно объединены и подключены к соответствующим выходам источника разнополярных постоянных напряжений, а третьи многофазные входы соединены с выходом блока нуль-органов, отличающийся тем, что, с целью упрощения,

введены определитель знака функции, блок счетных импульсов и триггер со счетным входом, а источник разнополярных постоянных напряжений снабжен управляющим

входом, подключенным через последова- те. ьно соединенные триггер со счетным входом, блок счетных импульсов и определитель знака функции - к выходу напряжения, изменяющегося по закону sin2 a ,

измерителя напряжения асимметрии ротора, при этом выходы блоков умножителей образуют выходы формирователя опорных гармонических напряжений, где а - угол поворота ротора синхронного двигателя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах лентопротяжных механизмов. Целью изобретения является упрощение. С этой целью в формирователь опорных гармонических напряжений для управления синхронным двигателем введены определитель 7 знака функции, блок 8 счетных импульсов и триггер 9 со счетным входом. Источник 6 разнополярных постоянных напряжений в формирователе выполнен управляемым и его управляющий вход соединен через последовательно соединенные триггер 9 со счетным входом, блок 8 счетных импульсов, определитель 7 знака функции с выходом измерителя 1 напряжения асимметрии ротора. Такое выполнение формирователя позволяет преобразовать N-фазную систему напряжений двойного угла без дополнительных аппаратурных затрат. 4 ил.

-i

Фиг.2

КП

Ј

W/S/

-

Sinoi (COS )

О

о

I

О

I

2

I feJ

1-г

2Г

2г г

г

2

О

I

2

ЩмМ

/

3f

г1

гя

гг

гаг