Асинхронный электропривод с времяимпульсным управлением частотой вращения Советский патент 1992 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования для времяимпульсного управления асинхронным двухфазным электродвигателем.

Известно устройство, содержащее задающий генератор, управляемый и неуправляемый делители частоты, дешифратор, элементы 2И, RS-триггеры, коммутатор, ключевые усилители и элементы ЗИЛИ и 4ИЛИ. Извесное устройство при достаточной простоте реализации обеспечивает тре- буемую точность и дискретность регулирования частоты вращения и момента двигателя. Недостатком известного устройства является низкий КПД электропривода из-за наличия нечетных

гармоник, близких к основной, в составе одноуровневых импульсных напряжений, питающих электродвигатель.

Целью изобретения является повышение КПД электропривода.

На фиг. 1 приведена функциональная схема электропривода; на фиг. 2 - схема выполнения формирователя выходных напряжений; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу электропривода.

Электропривод содержит двухфазный асинхронный электродвигатель 1, последовательно соединенные генератор 2 импульсов, управляемый 3 и неуправляемый 4 делители частоты, формирователи 5 и 6 импульсов управления, выходы которых соответственно через первый формирователь 7

-ч ел со ел VI

VI

выходного напряжения и через коммутатор 8 и второй формирователь 9 выходного напряжения подключены к обмоткам электродвигателя 1. Первые входы формирователей 5 и б импульсов управления соединены со- ответственно с выходом делителя 4 частоты и дополнительным выходом первого формирователя 5 выходного напряжения, а вторые выходы формирователей 5 и б объединены и подключены к выходу генератора 2 им- пульсов. Каждый формирователь 5 и 6 импульсов управления состоит из триггера 10, счетчика 11, дешифратора 12 и распределителя 13 импульсов.

Электропривод работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает импульсы прямоугольной формы (фиг. За), частота следования которых равна (Озг - N (Отах , где N - коэффициент, зависящий от формы ступенчатого напряжения (при выбранном варианте сигнала N 24). Эти импульсы поступают на счетный вход управляемого делителя 3 частоты, коэффициент деления которого зависит от значения цифрового кода 15 на его управляющих входах и определяется интервалом измене- ния паузы между периодами напряжений на обмотках электродвигателя. В случае, если пауза г будет меняться в пределах 0 т N Тзг, где г - пауза между периодами напряжений на обмотках двига- теля, Тзг - период следования импульсов генератора 2, коэффициент деления делителя 3 частоты будет находиться в пределах

2.

Импульсы (фиг. 36) поступают на вход делителя 4 частоты с постоянным коэффициентом деления К N 24.

Импульсы (фиг. Зв) с выхода делителя 4 частоты поступают на первый вход первого формирователя 5 сигналов управления, ко- торый является первым входом триггера 10. Эти импульсы изменяют состояние триггера 10 на единичное (фиг. Зг). Выход триггера 10 соединен с первым входом счетчика 11 и состояние логической триггера Юразре- шает подсчет импульсов счетчиком 11, поступающих с выхода генератора 2 на второй вход первого формирователя импульсов управления, который одновременно является вторым входом счетчика 11.

Импульсы (фиг. За) с выхода генератора

2подсчитываются счетчиком 11, состояние которого контролирует дешифратор 12. Объем счетчика 11 и дешифратора 12 определяется количеством и дискретностью эле- ментарных участков (зон) напряжений, питающих обмотки электродвигателя 1 (в

данном случае 24). Импульсы с выходов дешифратора 12 разделяются распределителем 13 импульсов на I групп (число I задается выбором схемы формирователей 7 и 9 выходного напряжения). Выходы распределителя 13 импульсов являются выходами формирователей 5 и б импульсов. Каждая 1-я группа импульсов, образованная формирователем 5 и 6 импульсов управления, управляет соответствующими транзисторными ключами, входящими в состав формирователя 7 выходного напряжения непосредственно, а формирователя 9 выходного напряжения через управляемый коммутатор 9. Формирователи выходных напряжений 7 и 9 в соответствии с заданным алгоритмом работы формируют ступенчатые выходные напряжения (фиг. Зл,т), аппроксимирующие синусоиды.

С выхода дешифратора 12, соответствующего последней зоне, импульс логической 1 (фиг. Зд) поступает на второй вход триггера 10 и переводит его в нулевое состояние (фиг. Зг). Этим сигналом триггер 10 переводит счетчик 11 в исходное состояние и запрещает подсчет импульсов, и с этого момента наступает пауза (фиг. Зл,т), с приходом второго импульса с делителя 4 частоты (фиг. Зв) триггер 10 вновь переходит в единичное состояние, разрешая подсчет импульсов с генератора 2 счетчиком 11, и процесс формирования управляющего напряжения повторяется. Сдвиг фазы напряжения, питающего обмотку управления электродвигателя 1 (фиг. Зт), устанавливается равным л /2 и зависит от того, к какому выходу дешифратора 12 первого формирователя 5 импульсов управления подключен первый вход второго формирователя 6 импульсов управления, в данном случае это пятый выход дешифратора 12 (фиг. Зу). Знак фазового сдвига выбирается коммутатором 8, работой которого управляет сигнал 14 в виде логического О или 1.

Состав и работа дешифраторов 12, распределителей 13 импульсов управляемого коммутатора 8 зависит от класса используемых формирователей 7 и 9 выходных напря- жений. На фиг. 2 представлена функциональная схема формироватлеей 7 и 9 выходных напряжений с переключением секций первичной обмотки выходного трансформатора 18, В процессе работы устройства на выходах дешифратора 12 последовательно появляется сигнал логической Г, которая поступает на входы схем ИЛИ 16 распределителя 13 импульсов. Схемы ИЛИ 16 каждого распределителя 13 импульсов разделяют импульсы соответственно на шесть групп (I б) в первом формирователе 5

импульсов управления (фиг. Зд-к) и во втором формирователе б импульсов управления (фиг. Зм-с). Каждая группа импульсов управляет своим транзисторным ключом 17 формирователей 7 и 9 выходного напряжения (фиг. 2). При действии сигналов логической 1 транзисторные ключи 17 открываются и на выходе трансформаторов 18 формируются ступенчатые напряжения (фиг. Зл.т). Управляемый коммутатор 8 по сигналу 14 производит перекрестное переключение выходов второго формирователя 6 импульсов управления к входам формирователя 9 выходного напряжения и тем самым обеспечивает реверс асинхронного двухфазного электродвигателя 1.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить заданную точность управления путем увеличения количества разрядов кода управления, простоту осуществления реверса, высокую надежность за счет применения только цифровых элементов, а также высокий КПД электропривода за счет выбора формы питающих электродвигатель напряжений. Кроме того, возможно микроминиатюрное исполнение устройства управления в виде одной БИС.

Формула изобретения Асинхронный электропривод с время- импульсным управлением частотой вращения, содержащий двухфазный электродвигатель, последовательно соединенные генератор импульсов и управляемый делитель частоты, делитель частоты и управляемый коммутатор, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет улучшения формы напряжения питания электродвигателя, в него введены первый и второй формирователи импульсов управления и первый и второй формирователи выходного напряжения, выходы которых соединены соответственно с обмоткой возбуждения и обмоткой управления электродвигателя, входы первого формирователя напряжения непосредственно, а входы второго формирователя напряжения через управляемый коммутатор соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей импульсов управления, первые входы которых соединены

соответственно с выходом делителя частоты и дополнительным выходом первого формирователя импульсов управления, а вторые входы первого и второго формирователей импульсов управления объединены и соедийены с выходом генератора импульсов, вход делителя частоты с выходом управляемого делителя частоты, а каждый формирователь импульсов управления состоит из последовательно соединенных триггера, счетчика,

дешифратора с N выходами и распределителя импульсов, выходы которого образуют выходы формирователя импульсов управления, первый и второй вход которого образованы соответственно первым входом

триггера и вторым входом счетчика, второй вход триггера соединен с N-м выходом дешифратора, один из выходов дешифратора первого формирователя импульсов управления образует дополнительный выход этого формирователя импульсов управления.

Редактор М.Бланар

ФигЗ

Составитель С.Позднухов

Техред М.МоргенталКорректор В.Петраш

Использование: цифровые системы автоматического регулирования с времяимпульсным управлением частотой вращения двухфазных асинхронных электродвигателей. Сущность: за счет введения двух формирователей выходного напряжения и двух формирователей импульсов управления, каждый из которых состоит из триггера, счетчика, дешифратора и распределителя импульсов, в состав электропривода, содержащего импульсный генератор, управляемый и неуправляемый делители частоты и коммутатор, обеспечивается повышение КПД электропривода за счет улучшения формы напряжения питания электродвигателя, заданная точность регулирования, простота осуществления реверса при достаточной простоте реализации и высокой надежности. 3 ил. W fe