Электропривод с частотно-импульсным управлением Советский патент 1993 года по МПК H02P7/42 

Я

Фм.1

ъ

S

со

Ю CJ

гО

.&.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для частотно-импульсного управления электроприводами с асинхронным двухфазным электродвигателем.

Целью настоящего изобретения является повышение КПД устройства при регулировании частоты вращения асинхронного двухфазного электродвигателя.

На фиг.1 приведена функциональная схема электропривода; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З - электронная схема электропривода.

Электропривод для частотно-импульсного управления асинхронным двухфазным электродвигателем содержит последовательно сое- диненные задающий генератор 1, управляемый делитель 2 частоты, формирователь импульсов управления, включающий счетчик 3, дешифратор 4, первый распределитель 5 импульсов и первый формирователь выходных напряжений 6, последовательно соединенные второй распределитель 7 им- пульсоа, управляемый коммутатор 8 и второй формирователь выходных напряжений 9. Выходы формирователей выходных напряжений б и 9 подключены соответственно к обмотке возбуждения и обмотке управления асинхрон- ного двухфазного электродвигателя 10, кроме того, выходы дешифратора 4 подключены ко входам второго распределителя 7 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1, вырабатывает импульсы прямоугольной формы (фиг.2а), частота следования которых равна: ft) зг К N макс (О макс . где К - коэффициент деления счетчика 3; Ммакс - максимальное значение переменного коэффициента деления делителя 2; о.акс максимальная частота напряжения на обмотках асинхронного электродвигателя 10.

Эти импульсы поступают на счетный вход управляемого делителя 2 частоты, коэффициент деления которого зависит от значения цифрового кода на его управляющих входах 11. При наличии на всех разрядах кода управления логических О коэффициент деления управляемого делителя 2 частоты является максимальным, а частота напряжения на обмотках электродвигателя 10 - минимальной и равна

w мин - О) зг/К (2 п - 1 ) , где п - количество разрядов кода управления делителя 2 частоты.

Импульсы (фиг.26) с выхода делителя 2 частоты подсчитываются счетчиком 3. состояние которого контролируется дешифратором 4. Объем счетчика 3 и дешифратора 4 определяется количеством и дискретностью элементарных участков напряжений, питающих обмотки электродвигателя 10.

Импульсы, снимаемые выходы дешифратора 4 разделяются распределителем 5 и 7 импульсов (фиг.2в-з, к-п) на i групп (число I задается выбором схемы формирователей выходных напряжений 6 и 9). Каждая i-я

группа импульсов образованная распределителями 5 и 7 импульсов управляет соответствующими транзисторными ключами, входящими в состав-формирователя выходного напряжения б непосредственно, а фор5 мировэтеля выходного H5rrp,v:swi..n 9 через управляемый коммутатор 8. Формирователи выходного напряжения 6 и 9 в соответствии с заданным алгоритмом работы формируют ступенчатые выходные напря0 жения (фиг.2и, р), аппроксимирующие синусоиды. Сдвиг фазы напряжения, питающего обмотку управления электродвигателя 10 (фиг.2, р), устанавливается равным я/2 и зависит от порядка подключения выходов

5 дешифратора 4 к входам распределителя 7 импульсов, а знак фазового сдвига выбирается коммутатором 8, работой которого уп- равляетсигнал 12 в виде логического О или 1.

0 Состав и работа дешифратора 4, распределителей 5 и 7 импульсов, управляемого коммутатора 8 зависят от класса используемых формирователей выходных напряжений б и 9.

5 Для примера на фиг.З представлена функциональная схема формирователя выходных напряжений 6 и 9 с переключением секций пер.вичной обмотки выходного трансформатора 15.

0 в процессе работы электропривода (фиг.З) на выходах дешифратора 4 последовательно появляется сигнал логический 1, который поступает на входы схем ИЛИ 13 распределителей 5 и 7 импульсов. Для обес5 печения фазового сдвига между напряжениями , питающими обмотки электродвигателя 10, входы схем ИЛИ 13 распределителя 7 импульсов подключены к выходам дешифратора 4 со смещением относительно под0 ключенных входов схем ИЛИ 13 распределителя 5 импульсов. Схемы ИЛИ 13 каждого распределителя 5, 7 импульсов разделяют эти импульсы соответственно на шесть групп (i 6) в канале обмотки возбуж5 дения (фиг.2 в-з) и в канале обмотки управления (фиг.2 к-п). Каждая группа импульсов управляет своим транзисторным ключом 14 формирователя выходных напряжений 6 и 9. При действии сигналов логической 1 транзисторные ключи 14 открываются и на выходе трансформаторов 15 формирователей выходных напряжений 6 и 9 формируются ступенчатые напряжения (фиг.2и, р).

Управляемый коммутатор 8 по сигналу 12 производит перекрестное переключение выходов распределителя 7 ко входам формирователя выходных напряжений 9 и тем самым обеспечивает реверс асинхронного двухфазного электродвигателя 10.

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 за счет выбора параметров многозонных преобразователей. Кроме того, возможно микроминиатюрное исполнение устройства управления в виде одной БИС.

Для практической реализации основных функциональных блоков описанного устройства могут быть рекомендованы следующие элементы.

Задающий ген ератор 1 может быть реализован на микросхеме К155ЛАЗ.

Управляемый делитель 2 частоты может быть реализован применением микросхем К155ИЕ8.

Счэтчик 1 --.жет быть реализован на микросхеме К155ИЕ4.

Дешифратор 4 может быть выполнен на микросхеме К155ИДЗ.

Пример реализации распределителя импульсов 5, 7 изображен на фиг.2 на эле- ментах ИЛИ К155ЛЕ4.

Пример реализации формирователя выходных напряжений 6 и 9 приведен на фиг.2.

Формула изобретения

Электропривод с частотно-импульсным управлением, содержащий асинхронный двухфазный электродвигатель, обмотка возбуждения и обмотка управления которого подключены к выходам первого и второго формирователей напряжения, последова- тельно соединенные задающий генератор и управляемый делитель частоты, последовательно соединенные счетчик и дешифратор и управляемый коммутатор, выходы которого соединены с входами второго формиро- вотеля напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при регулировании частоты вращения электродвигателя, в него введены первый и второй распределителе импульсов, входы которых .соединены с соответствующими выходами /ошиФ(,iTopa, выход управляемого делителя частоты - с входом счетчика, выходы пер- еого распределителя импульсов - с входами первого формирователя напряжений, выходы второго распредели,«ля импульсов - с входами .навляемого коммутатора, а первый и г-горой формирователи напряжения выполнс ны по схеме многозонных преобра- зователей.

iiiimiiiiiiiiiiiiiniiiiiiiiiiiiiiiiniMiiiii

и

П

П

-# I I I И I I И I I И I I И И И И .

,

,

-

I

.

и

П

Т1

п

-##

П

П

П

+t

П

П

Использование: для управления частотой вращения двухфазных асинхронных электродвигателей. Сущность изобретения: при введении в состав электропривода, содержащего задающий генератор 1, управля- емый делитель частоты 2, счетчик 3. дешифратор 4. коммутатор 8 и два формирователя выходных напряжений 6 и 9, двух распределителей импульсов 5 и 7 и выполнении формирователей 6 и 9 по схеме многозонных преобразователей достигается повышение КПД электропривода за счет уменьшения нечётных гармоник в напряжении питания электродвигателя, повышается его надежность. 3 ил.

Фиг. 2.

ФИГ.З..