Частотно-регулируемый электропривод с широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1980 года по МПК H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к частотно-регулируемым электроприводам с применением статических преобразователей переменного тока с широтно-импульсной модуляцией фазных напряжений преобразователя по синусоидальному Закону. Оно может быть использовано в точных бесконтактных элект приводах с регулированием скорости вращения, в особенности для диапазо на низких скоростей. Известны частотно-регулируемые электроприводы с широтно-импульсной модуляцией с применением модуляторов цифрового типа. В них длите льность импульсов модулируется дискретно по заданному алгоритму с нелинейным, синусоидальным изменением длительности выходных импульсов ll Недостатком таких электроприводо является очень большое число цифровых элементов модулятора, что обусловлено необходимостью осуществления нелинейного закона и достаточно плавного изменения модуляции, а так же необходимостью достаточно плавного регулирования частоты и амплитуды модуляции. Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является частотно-регулируемый электропривод с трехфазным и однофазным задающим генераторами, опорным генератором с двухступенным делителем для синхронизации трехфазного генератора, а также фазными модуляторами, каждый на основе формирователя ко- ротких импульсов, ключа, интегратора и компаратора. Сигналы трехфазного задающего генератора через формирователи в циклической последовательности управляют ключами на входе интеграторов, напряжение заряда которых соответствует значениям однофазного генератора в моменты действия формирователей, а время разряда пропорционально напряжению заряда и фиксируется компаpaTQpoM 23. Недостаток таких электроприводов обусловлен неполной идентичностью формирователей интеграторов и компараторов в различных фазных каналах модуляции, что снижает точность управления приводом в диап 9оне малых скоростей.

Цель изобретения - повышение идентичности каналов модуляции, т.е. в конечном счете -повышение точности управления приводом.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-регулируемый электропривод, содержащий электродвигатель, к которому подключен преобразователь с широтно-импульс-ной модуляцией, опорный генератор; трехфазный генератор, соединенный с опорным генератором через двухступенный делитель, ча.бтота импульсов на выходе первой ступени которого вдвое меньше частоты опорного генератора, а на выходе второй ступени - втрое больше частоты трехфазного генератора, а также формирователь коротких импульсов, последовательно соединенные однофазный генератор ключа, интегратор и компаратор, введены коммутатор сигналов и реверсивные счетчики - по числу управления, имеющие по элементу И на взсодах прямого и обратного счета и по триггеру на выходе, причем элемент И на входе прямого счета каждого счётчика подключен первым входом через коммутато сигналов к выходу компаратора, а вторым входом - к опорному генератору, элемент И на входе обратного счета каждого счетчика первым в.ходом Подключен через инвертор .к выходу коммутатора , вторым входом - к выходу триггера, а третьим - к выходу пер- вой ступени делителя, кроме того, каждый триггер первым входом соеди-. нен с выходом элемента И, а вторым . с выходом заем счетчика, вход управления ключа черер формирователь коротких импульсов соединен с выходом второй ступени делителя, а управляющие входы коммутатора - с выходами трехфазного генератора.

Такое выполнение частотно-регулируемого привода обеспечивает полную идентичнЪсть модуляции во всех .фазных каналах управления и, вследствие этого, повышение точности управления приводом. Такое выполнение каналов модуляции является аналогоцифровым и сочетает достаточную простоту аналоговых модуляторов с высокой точностью цифровых.

На фиг. 1 дана структурная схема электропривода; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Частотно-регулируемый электропривод наряду с двигателем 1 и преобразователем 2 имеет трехфазный генератор 3 и однофазный задающий генератор 4, опорный генератор 5 с дёлителем из двух ступеней 6 и 7, коммутатор 8, формирователь 9 коротких импульсов, ключ 10, интегратор 11, компаратор 12, а также фазные узлы 13 управления преобразователем 2.

Каждый фазный узел 13 управления

состоит из реверсивного счетчика 14

с элементами И 15, 16 на входах прямого и обратного счета и триггера 17 на выходе. Трехфазный генератора 3 включен по входу на опорный генератор 5 через делители со ступе, нями б и 7, причем ступень 7 вырабатывает импульсы с частотой, утроенной по отношению к частоте трехфазного генератора 3- Выходы генератора 3 включены на управляющие входы

- коммутатора 8, а выход ступени 7 де лителя соединен через формирователь 9 с управляющим входом ключа 10. Однофазный задающий генератор 4 через ключ 10 соединен.с интегратором 11, нагруженным на компаратор 12. Элемент

5 15 И подключен первым входом через коммутатор 8 сигналов к выходу компаратора 12, вторым - к опорному генератору 5, элемент 16 И.первым входом подключен через инвертор 18 к выходу

0 коммутатора 8, вторым входом - к выходу триггера 17, а третьим - к выходу ступени 6 делителя, триггер 17 первым входом соединен с выходом элемента 15 И, а вторым - с выходом заем счетчика 14.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 4 вырабатывает сигнал 19 (фиг.. 2) синусоидальной формы, частота которого может регулироваться в некотором диапазоне со скольжением относительно несу- щей частоты, вырабатываемой трехфазным генератором 3 прямоугольных сигналов 20, 21, 22. Импульсы 23 устроенной относительно несущей частоты от формирователя 9 отпирают ключ 10, который быстро заряжает интегра- . тор 11 до значения, равного мгновенному значению сигнала 19 задающего генератора 4. После прекраще- ния импульса 23 интегратор 11 разряжается, при этом длительность триангулярных импульсов 24 на его выходе определяется указанными значениями сигнала 19. Эти импульсы 24 .преобразуются компаратором 12 по . форме в прямоугольные импульсы 25. Вся последовательность.импульсов 25

представляет .собой как бы результат наложения водном канале суммы трех фазных последовательностей с тем лишь отличием, что длительности импульсов 25 втрое меньше, чем требуемые. Дальнейшее описываемое действие узлов электропривода направлено на то, чтобы эту последовательность импульсов 25 распределить по фазным каналам управления и точно увеличить, в -три раза по длительности. Благодаря действию коммутатора 8, управляемого от трехфазного генератора 3, импульсы 25 поочередно в циклической последователь. ности отпирают элементы И 15 на вхо-

дах прямого счета счетчиков 14, и импульсы 23 опорного генератора 4 записываются в счетчики 14 в числе соответствующем длительности импуль сов 25. После окончания каждого оче редного импульса 25 через инвертор 8 отпирается элемент И. 16, и импуль сы с частотой, вдвое меньше частоты импульсов 23, обнуляют счетчик 14. При обнулении счетчика 14 импульс на его выходе заем переводит триг гер 17 в состояние О. Длительности импульсов 26, 27, 28 на выходах триггеров 17 точно втрое больше соответствующих импульсов 25. Проце сы умножения длительностей импульсов 25 на три осуществляются в цикл ческой последовательности во всех фазных узлах управления устройством Импульсы 26, 27, 28 образуют напряж ния 29, 30, 31 на фазных выходах преобразователя 2 соответственно. В предлагаемом устройстве неидентичность характеристик фазных к налов управления принципиально искл чена, так KcLK аналоговые элементы содержатся лишь в общем для всех фаз канале модуляции, а распределение импульсов по фазным каналам и. усиление их по длительности осуществляется цифровым устройством.Тем самым в данном устройстве сочетаются простота аналоговых и точность цифровых способовпреобразования. Благодаря этому точность управления приводом может быть повышена. Формула изобретения Частотно-регулируемый электропривод с широтно-импульсной модуляцией, содержаний электродвигатель, к кото. рому подключены преобразователь, однофазный задающий генератор, соединенный через ключ, интегратор с компаратором, формирователь коротких импульсов, опорный генератор, трехфазный генератор, соединенный с опорным генератором через двухступенчатый делитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления электроприводом, в него введены инвертор, коммутатор сигналов и реверсивные счетчики, число которых равно числу фаз управления, снабженные элементами И на входах прямого и обратного счета и триггером на выходе, причем триггер каждого реверсивного счетчика соединен с преобразователем, элемент и на входе прямого счета каждого реверсивного счетчика подключен первьни входом через коммутатор сигналов к выходу компаратора, а вторым входом - к опорному генератору, элемент И на входе обратного счета каждого реверсивного счетчика первым входом подключен через инвертор к выходу коммутатора сигналов, вторым входом - к выходу триггера, а третьим входом - к выходу первой ступени делителя, каждый триггер первым входом соединен с выходом элемента И на входе прямого счета, а вторым входом - с выходом заем .реверсивного счетчика, вход управления ключа через формирователь коротких импульсов соеинен ; с выхЬдом второй ступени деителя, а управляющие входы коммута- , ора сигналов - с выходом трехфазноо генерат ора. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе .1. Патент США № 3614590,кл.321-9, аублик. 1972. 2. Заявка М 2528963/07, л. Н 02 Р 7/42, 1977, по которой / ынесено решение о выдаче авторсого свидетельства.

ЖШАА. . ,ШУ1иш и...

2t

ElUl

ипл

28

UruriL.

29

. 2