Устройство для управления электро-дВигАТЕлЕМ пЕРЕМЕННОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК H02P7/42 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электроприводом, преимущественно с частотным управлением.

Известно устройство для управления электродвигателем, содержащее генератор пилообразного напряжения, формирователь импульсов силовых ключей преобразователя частоты с релейным операционным усилителем на входе, блок автоматического регулирования и генератор синусоидальных сигналов, включающий операционный усилитель, выходной сигнал которого аппроксимирован прямоугольноступенчатой кривой. Амплитуда синусоидального сигнала задается управляющим сигналом напряжения электродвигателя из блока автоматического регулирования. Генератор синусоидальных сигналов включает также.распределитель импульсов, формирователь амплитуды импульсов и весовые резисторы 1.

Однако распределитель импульсов выдает систему парных импульсов, количество которых равно числу щагов аппроксимации на периоде выходной частоты, деленному на два. Такое устройство управления отличается сложностью схемы и содержит большое количество усилителей.

Наиболее близким к предложенному является устройство для управления электродвигателем переменного тока, содержащее преобразователь частоты в цепи статора электродвигателя, генератор напряжения несущей частоты, блок автоматического регулирования с цепью формирования управляющего сигнала, входом подключенный к выходным зажимам электродвигателя, формирователь импульсов управления силовыми ключами преобразователя частоты и генератор синусоидальных сигналов, составленный из формирователя а.мплитуды импульсов, выполненного в виде многоканального аналогового коммутатора, двух одноканальных аналоговых ком.мутаторов полупериодов выходной частоты и распределителя и.мпульсов, вход которого соединен с выходом блока автоматического регулирования, а выходы соединены с цифровыми входами одноканальных коммутаторов и формирователя амплитуды импульсов, выходы которого связаны через весовые резисторы с входом суммирующего операционlioro усилителя, ко Бходу которого подключен генератор напряжения нееущей частоты. Раепределитель импульеов формирует парные им11у:1ьеы, число которых равно количеству HjaroB за полупериод В1з1ходной частоты, деленному на два. На выходе еумми(П1ои1его оиерациоиного усилителя образуетея 1ич-ледовательноеть одиоиолярны.ч иолуиериодов синусоидального сигнала, которая через два ко.ммутатора поступает на прямой и инверспый входы инвертирующего усилителя. Путем поочередного открывания этих коммутаторов в положительном и отрицательном нолупериодах выходной частоты на выходе иивертируюи1его уеилителя фор.мируется двух полярный синусоидальный снгнал 2.

Однако наличие инвертирующих усилителей и релейных усилителей усложняет схему устройства и увеличивает нестабильность его работы и несимметричноеть трехфазного еинусоидального сигнала но фазам и иолунериодам. Указанное выгпе приводит к искажению синусоидального нанряжения и тока иреобразователя частоты, а в резу;1ьтате к повышению нагрева и неравномериоети вращения электродвигателя.

Целью изобретения является ун)ои1еипе и повышение стабильности выходного напряжения устройства.

Указанная пель достигается тем, что цепь формирования управляющего сигнала выполпена на последовательно соединенпых опе(1ационных уси;|ителях, выходы одноканальных коммутаторов объединены и подключены к аналоговому входу формирователя амп.литуды импульеов, к аналоговы.м входам одноканальных коммутаторов подсоел, еоответетвенно выходы указанных онерационных усилителей цепи формирования уп|)ав;1яю1цего сигнала.

На чертеже предетавлена структурная схема устройства для управления электродвигателем переменного тока.

Устройство содержит генератор нанряжения несущей частоты 1, формирователь 2 имиульсов силовых ключей иреобразователя 3 частоты, блок 4 автоматического регулирования с цепью фор.мирования управляющего сигнала U и генератор 5 синусоидальных сигналов (условно показан в однофазном исполнении). Генератор 5 состоит из расцреде лителя 6 импульсов, выходы которого соединены с цифровыми входами формирователя 7 амплитуды импульсов и одноканальпых коммутаторов 8 и 9 полунериодов. К аналоговому входу формирователя 7 подключен объединенный выход коммутаторов 8 и 9, к аналоговым входам которых подсоединены соответственно выходы последовательно соединенных усилителей 10 и 11 цепи формировапия управляющего сигнала U j электродвигателя 12. Весовые резисторы 13 соединяют выходы формирователя 9 и вход суммирующего (для генератора 5) и релейного (для формирователя 7) операционного усилителя 14, котор1 1Й подключен также к выходу |-енератора напряжения несхшей частоты 1. Вход распределителя 6 импульсов соединен с выходом усилите,я 15 цепи формирования управляюще1о cnii . частоты и блока 4.

Устройство работает следуюицгч образом. Для управления инвертором, входяпдим в состав преобразователя частоты, по методу щиротно-импульсной модуляции формирователь 2 импульсов образует импульсы управления на нееущей частоте, ширина которых модулируется по синусоидальному закону. Это форми)оваиие происходит путем сравнения синусоидального сигна.ча генератора 5

с ци;10образным напряжением генератора напряжения несущей частоты 1, частота которого равна несущей ка входе релейного усилителя 14. Выходные импульсы уеилителя 14 поступают пг: преобразователь частоты. Амплитуда и частота генератора 5

задают напряжение и частоту преобразователю 3 частоты.

На каждый цифровой вход формирователя 7 из первой грудп.ы выходов распределителя 6 поступает пара импульсов, сфазироваиных симметрично отиоситсль ю точек максимума еинусоиды и соответствующих ее равным ио модулю ордината.м. Число каналов гп соединения распределите.чя 6 и формирователя 7 равпо , частота указанной выше последовательности импу,1ьсов

превышает в 2 раза выходную, длительность импульсов равна -, 1де К-чис.ю niaroB аппроксимации, Г - период выходной частоты. Фазировка указанной выше нары импульсов и значение соответетвующего резиетора 13 связаны и определяют координаты упрямоуго пьно-стуненчатой кривой на выходе усилителя 14. .Амплитуда кривой равна Lly, а частота определяется сигналом lJa( блока 4. На аналоговый вход формирователя 7 поступает двухполярный управляюгций сигнал папряжения на выходной частоте. Поэтому капа. формирователя 7 пропускает по.южительпый сигнал на одном полупериоде, а в течение другого -отрицате,.пьный сигнал (в соответствии с интервалом времени входных и.мнульсов).

В результате усилитель 14 формирует двухполярную KBазисинусоидальную кривую.

Двухпо чярный управляющий сигнал образуется на объединенном выходе коммутаторов нолунериодов 8 и 9, на цифровые входы которых со второй грунпы выходов распределителя 6 импу-льсов приходит два импульса па выходной частоте д.чительностью 180°, сдвинутые между собой на 180, и определяющие положительный и отрицательпый полупериоды синусоиды данной фазы, а на аналоговые входы коммутаторов полупериодов 8 и 9 с выходов усилителей 10 и 11 формирования управляющего сигнала поступают управляющие сигналы - Uj-и и. Цепь блока автоматического регулирования иногда проецируется с сигналом инверсным выходному, который используется в данном устройстве. Если указанная цепь не содержит инверсный управляющий сигнал то в устройство встраивается дополнительный инвертирующий усилитель (один на все устройство). Благодаря указанной схеме устройства управления оно упрощается (исключаются три инвертирующих усилителя их трехфазного генератора синусоидальных сигналов). Формула изобретения Устройство для управления электродвигателем переменного тока, содержащее преобразователь частоты в цепи статора электродвигателя, генератор напряжения несущей частоты, блок автоматического регулирования с цепью формирования управляющего сигнала, входом подключенный к выходным зажимам электродвигателя, формирователь импульсов управления силовыми ключами преобразователя частоты и генератор синусоидальных сигналов, составленный из формирователя амплитуды импульсов, выполненного в виде многоканального аналогового коммутатора, двух одноканальных аналоговых коммутаторов полупериодов ;ы.однои частоты и распределителя импульсов, вход которого соединен с выходом блока автоматического регулирования, а выходы соединены с цифровыми входами одноканальных коммутаторов и формирователя амплитуды импульсов, выходы которого связаны через весовые резисторы с входом суммирующего операционного силителя, ко входу которого подключен ге: ратор напряжения несущей частоты, отли .ающввся те.м, что, с целью упрощения и повышения стабильности выходного напряжения устройства, цепь формирования управляющего сигнала выполнена на последовательно соединенных операционных усилителях, выходы одноканальных коммутаторов объединены и подключены к аналоговому входу фор.мирователя амплитуды импульсов, к -аналоговым входам одноканальных коммутаторов подключены соответственно выходы указанных операционных усилителей цепи формирования управляюп1его сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Обухов С. Г. и Рогулин А. М. Цифровая система управления инвертором с щиротно-импульсным модулятором. При.менение тиристорных преобразователей в электроэнергетике. Труды совещания. Вып. 1, М., 1972. 2.Автоматизированный электропривод. Экспресс-информация. 1977, N° 4, реф. 13.