Электропривод переменного тока Советский патент 1992 года по МПК H02P7/42 

vi

Os XI ON 00 Ю

Изобретение относится к частотно-управляемым электроприводам, построенным на базе машины переменного тока, и может быть использовано, например, в приводах металлорежущих станков, моделирующих стендов, лентопротяжных механизмов и т.д.

Целью изобретения является конструктивное упрощение электропривода,

На фиг. 1 представлена функциональная схема электропривода переменного то- ка; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его функционирование.

Электропривод переменного тока содержит исполнительный двигатель 1 (фиг, 1) с установленным на его валу индуктивным датчиком углового положения 2 ротора, последовательно соединенные генератор опорной частоты 3 и формирователь гармонических сигналов 4, подключенный выходами к входам индуктивного датчика углового положения 2 ротора, усилитель фазных токов 5, подключенный выходами к обмоткам исполнительного двигателя 1, и формирователь управляющих сигналов 6 с тремя входами, снабженный счетчиком 7, блоком импульсного опроса 8, регулятором частоты вращения 9, регистром 10, постоянными запоминающими устройствами 11, 12 и цифроаналоговыми преобразователями 13, 14, выходы которых образуют выходы формирователя управляющих сигналов 6, подключенные к управляющим входам усилителя фазных токов 5.

При этом опорные входы цифроанало- говых преобразователей 13, 14 объединены между собой и подключены к выходу регулятора частоты вращения 9, а их информационные входы через соответствующие постоянные запоминающие устройства 11, 12 подключены к выходу регистра 10, ин- формационный и опорный входы которого подключены соответственно к выходам счетчика 7 и блока импульсного опроса 8, образующих своими входами соответственно первый и второй входы формирователя управляющих сигналов 6, подключенные соответственно к выходам генератора опорной частоты 3 и индуктивного датчика углового положения 2, Третий вход формирователя управляющих сигналов 6 образо- ван входом задания регулятора частоты вращения 9.

Формирователь управляющих сигналов 6 снабжен триггером 15, первый вход которого подключен к выходу блока им- пульсного опроса 8, Счетчик 7 снабжен дополнительным выходом, подключенным ко второму входу триггера 15. Блок импульсного опроса 8 снабжен дополнительным входом, объединенным с входом счетчика 7, а

регулятор частоты вращения 9 выполнен в виде импульсного частотно-фазового детектора, подключенного другим входом к выходу триггера 15.

В качестве исполнительного двигателя 1 может быть использован любой серийно выпускаемый двигатель переменного тока. В качестве датчика углового положения 2 может быть использована электрическая машина типа вращающегося трансформатора,

Генератор опорной частоты 3 может быть выполнен по любой из известных схем генератора импульсов. Усилитель фазных токов 5 представляет собой многофазный усилитель напряжений, охваченный пофаз- но жесткой отрицательной обратной связью по току и может быть выполнен на базе непосредственного преобразователя частоты.

Регулятор частоты вращения 9 представляет собой частотно-фазовый детектор и снабжен суммирующим узлом и выходным фильтром низких частот.

Блок импульсного опроса 8 может быть выполнен на основе нуль-органа с резистив- но-диодными цепями и синхронного триггера,

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Генератор опорной частоты 3 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с частоты fr. На выходе формирователя гармонических сигналов 4 формируется квадратурная система напряжений для запитки датчика углового положения 2:

Щ /U4mSin COOt, LU jU4mCOS ,

(1)

где IMm - амплитуда синусоидального сигнала на выходе формирователя 4; - WQ - круговая частота, равная:

WQ

2лтг

(2)

где N - число разрядов счетчика в составе формирователя 4.

На выходе датчика углового положения 2 получают напряжение:

U2 U2mSin(ftJot ±p Qep),

(3)

где Item - амплитуда синусоидального сигнала,

Овр - геометрический угол ме.ду магнитными осями синусной входной и выходной обмоток датчика;

р - число пар полюсов датчика, равное числу пар полюсов двигателя.

Напряжение по (3) поступает на первый вход блока 8, на второй вход которого поступает последовательность прямоугольных импульсов с выхода генератора 3, с помощью которой происходит синхронизация фронтов импульсов нуль-органа.

На выходе блока 8 формируется логический сигнал:

U8 slgnsin( ±pQBp),

который поступает на вход регистра 10. На информационный вход регистра 10 поступа- ет сигнал со счетчика 7, который формирует линейно нарастающий двоичный код n (цифровую пилу с частотой fo), равный:

На дополнительном выходе счетчика 7, образованном v-тым разрядом, имеем сигнал:

Jv (27Tfvt), где fv -.

(9) (Ю)

5

10

15 Этот сигнал поступает на вход данных триггера 15, на вход синхронизации которого поступает импульс опроса с выхода блока 8.

На выходе триггера 15 происходит перезапись сигнала, поступающего на вход данных, в момент прихода на вход синхронизации положительного фронта импульса опроса, т.е. (фиг. 2):

UT (2n v ршврг.),

(И)

Изобретение относится к частотно-управляемым электроприводам, построенным на базе переменного тока, и может быть использовано, например, в приводах металлорежущих станков, моделирующих стендов, лентопротяжных механизмов Целью изобретения является упрощение электропривода. Указанная цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока с исполнительным двигателем 1, датчиком 2 углового положения, генератором 3 опорной частоты, формирователем 4 гармонических сигналов и усилителем 5 фазных токов, формирователь 6 управляющих сигналов дополнительно снабжен триггером 15, первый вход которого подключен к блоку 8 импульсного опроса, второй - к дополнительному выходу счетчика 7, а выход - к входу регулятора 9. При этом реализуется замкнутый контур регулирования частоты вращения без установки отдельного измерительного синхронного генератора, благодаря чему упрощается конструкция. 2 ил. со С

n 2л fot 2л:

fr

где N - число разрядов счетчика 7, равное числу разрядов счетчика в формирователе 4. В момент времени t (в момент появле- ния положительного фронта сигнала по (4) в регистре 10 записывается значение кода Пр на его информационном входе:

2Ктг±р Овр ,

Шо

пр n(t t) 2K7T± pQBp , К 0, ± 1, ±2, ±3 ...

Периодическая последовательность чисел в двоичном коде с выхода регистра 10 поступает на объединенные входы постоян- ных запоминающих устройств 11, 12, где записаны затабулированные значения синуса и косинуса соответственно.

Закодированные значения этих функ- ций с выходом устройств 11, 12 поступают на входы цифроаналоговых преобразователей 13, 14 соответственно, на опорные входы которых поступает сигнал с регулятора частоты вращения 9 Ug (фиг. 2). На выходе формирователя 6 имеет аналого-цифровые сигналы:

Ui3 U9-sin(2Kjr±pQBp), U14 Ug-cos(2 К к ± р Qsp).

Усилитель фазных токов 5 формирует систему напряжений на фазах двигателя 1 таким образом, чтобы токи в обмотках соответствовали заданиям.

(5)

20

где частота:

тт 2

n V

pfup.

(12)

30

35

Сигнал с выхода триггера 15 поступает на вход регулятора 9, на другой вход которого приходит сигнал задания U3 (фиг. 2).

На выходе регулятора 9 получаем аналоговый сигнал Ug рассогласования, пропорциональный интегралу от скоростной ошибки:

U9 Um / (fa - fr) dt,(13)

с учетом (12) выражение (13) примет вид1

U9 Um/(f3-2

n -V

Р fBp)dt.

(14)

50

55

д .

Интегральная скоростная ошибка LKj подается на объединенные опорные входы цифроаналоговых преобразователей 13, 14 где преобразуется в амплитуду заданий фазных токов что соответствует частотно- токовому способу управления электродвигателем.

Таким образом, в электроприаоде переменного тока поддерживается заданная скорость в замкнутом астатическом контуре автоматического регулирования без использования отдельного измерительного синхронного генератора для формирования сигнала обратной связи по скорости Использование для этой цели сигнала уже имеющегося для управления электродвигателем датчика углового положения 2 обеспечивает упрощение конструкции электропривода в сравнении с известным решением.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий исполнительный двигатель с установленным на его валу индуктивным датчиком углового положения ротора, последовательно соединенные генератор опорной частоты и формирователь гармонических сигналов, подключенный выходами к входам индуктивного датчика углового по- ложения ротора, усилитель фазных токов, подключенный выходами к обмоткам исполнительного двигателя, и формирователь управляющих сигналов с тремя входами, снабженный счетчиком, блоком импульсно- го опроса, регулятором частоты вращения, регистром, двумя постоянными запоминающими устройствами и двумя цифроаналого- выми преобразователями, выходы которых образуют выходы формирователя управля- ющих сигналов, подключенные к управляющим входам усилителя фазных токов, при этом опорные входы цифроаналоговых преобразователей объединены между собой и подключены к выходу регулятора частоты вращения, а их информационные входы через соответствующие постоянные запоминающие устройства подключены к выходу регистра, информационный и опорный входы которого подключены соответственно к выходам счетчика и блока импульсного опроса, образующих своими входами соответственно первый и второй входы формирователя управляющих сигналов, подключенные соответственно к выходам генератора опорной частоты и индуктивного датчика углового положения ротора, а третий вход формирователя управляющих сигналов образован входом задания регулятора частоты вращения, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения, формирователь управляющих сигналов снабжен триггером, первый вход которого подключен к выходу блока импульсного опроса, счетчик снабжен дополнительным выходом, подключенным к второму входу триггера, блок импульсного опроса снабжен дополнительным входом, объединенным с входом счетчика, а регулятор частоты вращения выполнен в виде импульсного частотно-фазового детектора, подключенного другим входом к выходу триггера.