Электропривод с частотно-токовым управлением Советский патент 1992 года по МПК H02P7/42 

VI 00

00

о

Использование: в станкостроении, Сущность: в электропривод с частотно-токовым управлением введен второй формирователь 10 коротких импульсов, а преобразователь 8 сигналов датчика 2 положения снабжен вторым квадратурным выходом, к которому подключен входом второй формирователь 10 коротких импульсов, при этом формирователи 9, 10 коротких импульсов подключены выходами к управляющим входам блока 4 выборки-хранения. В результате при формировании задания для фазных токов электродвигателя исключается погрешность формирования импульсов выборки. 2 ил. -s Ё

Фи.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах с частотно-токовым управлением, в частности в линейном электроприводе.

Известен электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, датчик положения типа сельсина, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, блок фазированных выпрямителей, подключенный информационными входами.к выходным обмоткам датчика положения, опорным входом к выходу генератора синусоидального напряжения, а выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блок умножения, подключенный первым входом к выходу генератора синусоидального напряжения, вторым входом к за- датчику тока, а выходом к обмотке возбуждения датчика положения.

Недостатком известного электропривода является невысокое быстродействие, обусловленное инерционностью цепи возбуждения датчика положения.

Известен электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, датчик положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, а цепь возбуждения подключена к источнику синусоидального напряжения, блок выборки-хранения с опорными и управляющим входами, подключенный выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блоки умножения, подключенные первыми входами к выходам источника синусоидального напряжения, вторыми входами к задатчику тока, а выходами к опорным входам блока выборки-хранения, преобразователь сигналов датчика положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика положения, формирователь коротких импульсов, подключенный входом к выходу преобразователя сигналов датчика положения, а выходом к управляющему входу блока выборки хранения.

В известном электроприводе управление моментом вращения двигателя осуществляется путем регулирования амплитуд его фазных токов. Амплитуды фазных токов пропорциональны амплитудам синусоидальных напряжений, поступающих на опорные входы блока выборки-хранения, и регулируются с помощью блоков умножения. Поскольку для блоков умножения характерна погрешность перемножения сигналов, то при формировании фазных токов двигателя возникает неравенство их амплитуд, приводящее к пульсациям момента вращения.

Недостатком известного электропривода является невысокая точность управления моментом вращения двигателя, обусловленная возникающим неравенством амплитуд

его фазных токов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод, содержащий синхронный двигатель, датчик положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, а цепь возбуждения подключена к первому выходу источника опорных сигналов, блок выборки-хранения с опорным и управляющими входами, подключенный выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блок умножения, подключенный первым входом к второму выходу источника опорных сигналов, вторым входом к задатчику тока, а выходом

к опорному входу блока выборки-хранения, преобразователь сигналов датчика положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика положения, формирователь коротких импульсов, подключенный входом

к выходу преобразователя сигналов датчика положения. Кроме того, электропривод содержит формирователь импульсов выборки, подключенный входами к выходу формирователя коротких импульсов и к третьему выходу источника опорных сигналов, а выходами к управляющим входам блока выборки-хранения.

В известном электроприводе на опорный вход блока выборки-хранения приходит

ступенчатый сигнал с регулируемой амплитудой, принимающий значения UmCos2jrfNt в моменты времени tc 2k At и значения UmSln 2 jrfNt в моменты времени ts (2k + 1) At, где fw, At, - постоянные величины, k

0,1,2,... На управляющие входы блока выборки-хранения поступают импульсы управления Sc и Ss. вырабатываемые формирователем импульсов выборки.

В момент смены знака входного сигнала формирователя коротких импульсов с от- рицательного на положительный вырабатывается опросный импульс S. Импульсы управления Sc и S$ формируются из опросного импульса S путем синхронизации с моментами времени tc и ts соответственно. В результате на выходах блока выборки-хранения вырабатываются необходимые задания для фазных токов двигателя,

Недостатком известного электропривода является невысокая точность управления моментом вращения двигателя, обусловленная погрешностью формирования импульсов выборки.

Цель изобретения - повышение точности управления моментом вращения двигателя за счет повышения точности формирования заданий для фазных токов двигателя путем уменьшения погрешности формирования импульсов выборки.

Поставленная цель достигается тем, что в электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, датчик положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, а цепь возбуждения подключена к первому выходу источника опорных сигналов, блок выборки-хранения с опорным и управляющими входами, подключенный выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блок умножения, подключенный первым входом к второму выходу источника опорных сигналов, вторым входом к задатчику тока, а выходом к опорному входу блока выборки-хранения, преобразователь сигналов датчика положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика положения1, формирователь коротких импульсов, подключенный входом к выходу преобразователя сигналов датчика положения, в него введен второй формирователь коротких импульсов, а преобразовал тель сигналов датчика положения снабжен вторым квадратурным выходом, к которому подключен входом второй формирователь коротких импульсов, при этом формирователь коротких импульсов подключены выходами к управляющим входам блока выборки-хранения,

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - схема преобразователя сигналов датчика положения.

Электропривод содержит синхронный двигатель 1, датчик 2 положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя 1, а цепь возбуждения подключена к первому выходу источника 3 опорных сигналов, блок 4 выборки-хранения, подключенный выходами через регулируемый источник 5 тока к фазным обмоткам двигателя 1, блок б умножения, подключенный первым входом ко второму выходу источника 3 опорных сигналов, вторым входом к задатчику 7 тока, а выходом к опорному входу блока 4 выборки-хранения, преобразователь 8 сигналов датчика 2 положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика 2 положения, а выходами через формирователи 9, 10 коротких импульсов к управляющим входам блока 4 выборки-хранения.

Задатчиком 7 тока может быть регулятор скорости или углового положения ротора двигателя.

Датчиком 2 положения является синус- но-косинусный преобразователь.

Преобразователь 8 сигналов датчика 2 положения может быть выполнен по схеме, 5 содержащей последовательно соединенные первое фазосдвигающее звено 11, суммирующий усилитель 12 и второе фазосдвигающее звено 13. При этом первым входом преобразователя 8 является

0 второй вход суммирующего усилителя 12, вторым входом - вход первого фазосдвига- ющего звена 11. Первым выходом преобразователя 8 является выход второго фазосдвигающего звена 13, вторым выхо5 дом - выход суммирующего усилителя 12. Фазосдвигающее звено может быть выполнено на основе дифференциатора.

Блок 4 выборки-хранения состоит из двух одМотйпШх УБтрГбйств выборки-хране0 ния. Опорным входом блока 4 являются объ- единенные информационные входы устройств выборки-хранения, а управляющими входами-коммутирующие входы устройств выборки-хранения.

5 Электропривод работает следующим образом.

В качестве синхронного двигателя 1 рассматривается двухфазная машина с возбуждением от постоянных магнитов. В слу0 чае применения m-фазного двигателя 1 регулируемый источник 5 тока снабжается преобразователем числа фаз и выполняется т-фазным.

Задатчик 7 тока вырабатывает управля5 ющий сигнал U в виде напряжения постоянного тока. Этот сигнал поступает на вход блока 6 умножения, на другой вход которого подается синусоидальное напряжение. На опорном входе блока 4 выборки-хранения

0 формируется напряжение

Ue As U Cos on.

0)

где Аб, (О- постоянные величины.

45Источник 3 опорных сигналов запитывает синусоидальным напряжением также цепь возбуждения датчика 2 положения. С его выходных обмоток снимаются синусоидальные значения, модулированные по ам50 плитуде,

LJ2-1 А2 Cos #Sin an.

1)2-2 А2 Sin #Sin an,

где В- угол поворота ротора двигателя,

А2 - постоянная величина. Эти напряжения поступают на входы блока 8. который преобразует сигналы, модулированные по амплитуде, в сигналы, модулированные по фазе.

На фиг, 2 представлена схема преобразователя 8 сигналов датчика положения, выполненная на основе дифференциаторов 11,13с коэффициентом усиления k суммирующего усилителя 12.

На выходах преобразователя вырабатываются синусоидальные напряжения

Us-1 -Ae Cos (ол-#),

1)8-2 As Sin ( Г/Л-ф,

где As постоянная величина. Эти напряжения поступают на входы формирователей 9, 10, которые преобразуют входные синусоидальные сигналы в две последовательности коротких импульсов, смещенных друг относительно друга по фазе на угол nil.

Короткий импульс вырабатывается в момент смены знака входного сигнала формирователя с отрицательного на положительный. Следовательно, на первый и второй управляющие входы блока 4 выборки-хранения проходят импульсы выборки соответственно в моменты времени

2л + %+0 () -от-

tio(l)..1.2...

(2)

Поскольку на опорный вход блока 4 выборки-хранения поступает синусоидальное напряжение (1). а на его управляющие входы приходят импульсы выборки в моменты времени (2), то на выходах блока 4 формируется ступенчатый сигнал, аппроксимирующий двухфазное напряжение

U4-1 А4 U COS в, U4-2 А4 U Sin в, (3)

где Аз - постоянная величина.

Сформированное двухфазное напряжение (3) и является заданием для фазных токов двигателя 1.

Определим задание для фазных токов двигателя, вырабатываемое в известном электроприводе. Воспользуемся принятыми обозначениями

На опорный вход блока выборки-хранения поступает ступенчатый сигнал, принимающий значения сигнала AeU Cos w t в моменты времени tc 2k At и значения функции AeU Sin MI в моменты времени ts (2k+ 1) At, где At - некоторый интервал времени, k 0,1,2...

Формирователь коротких импульсов вырабатывает импульсы в моменты време- ни

fl). Ц ,-0.1.2,...

Эти импульсы поступают на формирователь импульсов выборки, который формирует на первом и втором управляющих входах блока выборки-хранения импульсы выборки в моменты времени

tg(i) + (5i, tio(i) + 52,

где (5i и 6г - запаздывания, являющиеся случайными величинами. Следовательно, заданием для фазных токов двигателя, вырабатываемым в известном электроприводе, будет двухфазное напряжение

Cos(9 +

$1

0)

),A4U7Sin(0 + |f).

Полученный результат непосредственно подтверждает преимущество предлагаемого электропривода, поскольку вырабатываемое в нем задание для фазных токов двигателя не содержит погрешности, характерной для известного электропривода

Таким образом, введение в известный электропривод дополнительного формирователя коротких импульсов и выполнение преобразователя сигналов датчика положения с квадратурными выходами позволяет

повысить точность управления моментом вращения двигателя, путем уменьшения погрешности формирования импульсов выборки.

Формула изобретения

Электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, датчик положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, а цепь возбуждения подключена к первому

выходу источника опорных сигналов, блок выборки-хранения с опорным и управляющими входами, подключенный выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блок умножения, подключенный первым входом к второму выходу источника опорных сигналов, вторым входом - к задатчику тока, а выходом-к опорному входу блока выборки-хранения, преобразователь сигналов датчика положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика положения, формирователь коротких импульсов, подключенный входами к выходу преобразователя сигналов датчика положения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления моментом вращения двигателя за счет повышения точности формирования заданий для фазных токов двигателя, в него введен дополнительный формирователь коротких

импульсов, а преобразователь сигналов датчика положения снабжен дополнительным квадратурным выходом, при этом дополнительный формирователь коротких импульсов подключен входом к дополнительному квадратурному выходу преобразователя сигналов датчика положения, а выходом - к второму управляющему входу блока выборки-хранения.

Фиг.г