Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем Советский патент 1982 года по МПК H02P7/42 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ КОРОТКОЗАМКНУТЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Изобретение относится к автомати зированным электроприводам, а именно к мастоТно-регулируемым асинхронным приводам со статическими преобразователями частоты и напряжения. К современным асинхронным электро приводам предъявляются повышенные требования в отношении точности регу лирования и стабильности скорости вращения. Наиболее перспективным направлением повышения качества работы частотно-регулируемых приводов является построение цифровых систем упра ления с импульсными датчиками скорос ти . Известно устройство, реализующее цифровое управление асинхронным вентильным каскадом, в котором измерени скорости осуществляется путем подсчета числа импульсов внешнего генератора за время, равное фиксирован ному углу поворота вала двигателя, с последующей обработкой информации в Цифровом виде и формированием импульсов управления, определяющих угол зажигания вентилей ГП. Недостатками устройства являются сложность реализации законов частотного управления, ограниченные возможности по регулированию скорости вращения асинхронного двигателя. Известно также устройство, реализующее способ управления частотным электроприводом, в котором поддержание постоянства абсолютного скольжения и потока двигателя осуществляется через регулятор напряжения и регулятор частоты путем суммирования сигналов, пропорциональных заданной частоте токов ротора и частоте вращения ротора 2. Недостатками данного устройства являются необходимость применения специального датчика с магнитноэлектрическим сумматором, что существенно сужает область его применения , наличие аналоговых устройств, которые приводят к увеличению погрешности при поддержании постоянства абсолютного скольжения и потока двигателя. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, которое содержит преобразователь частоты, задатчик частоты и амплитуды токов статора, сумматоры в канале задания частоты и амплитуды, тактовый генератор, импульсный датчик скорости на валу двигателя, делител частоты, пересчетную схему, коммутатор, фильтр управляющего напряжения. Сущность его работы заключается в управлении скоростью двигателя путем воздействия на частоту и амплитуду тока статора. При этом формирователь импульсов управления осу ществляется с помощью датчика скорости, установленного на валу двигат ля, сумматоров в канале задания час тоты и амплитуды токов статора и управляемого генератора частоты токов ротора ГЗ. Недостатками известного устройства являются невысокая точность за дания частоты вращения ротора, наличие неравномерности следования уп равляющих импульсов, задание частоты токов ротора в аналоговом виде, что не позволяет получать высокую точность регулирования частоты вращения ротора двигателя. Наличие делителя частоты, фильтров уп равляющих напряжений усложняет уст ройство. Цель изобретения - повышение точ ности регулирования скорости вращения . Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления асинхронным короткозамкнутым двига телем, содержащее преобразователь частоты с каналами регулирования частоты и тока, блоки задания частоты, тока и блоки сравнения в каж дом канале, тактовый генератор, им пульсный датчик скорости вращения, установленный на валу двигателя, введены блок распределения импульсов, два счетчика прямой последова тельности, блок переключения кодов вычитающий счетчик, кольцевой счет чик, при этом вход блока распредел

ния импульсовподсоединен к выходу импульсного датчика скорости вращения , а два выхода - к первым входам

их входы подключены к выходам соответственно вычитающего 7 и кольцевого 10 счетчиков. Блок 8 задания счетчиков импульсов прямой последовательности, вторые входы которых подключены к первому выходу тактового генератора,два вторых выхода которо го связаны со входами вычитающего и кольцевого счетчиков, выходы счетчиков прямой последовательности через блок переключения кодов соединены с блоками сравнения в каналах регулирования частоты и напряжения, вторые входы которых подсоединены .соответственно к выходам вычитающего и кольцевого счетчиков, а выходы - к управляющим входам преобразователя частоты, причем выход блока задания частоты соединен с выходом блоки сравнения и выходом вычитающего счетчика в канале частоты, а выход блока задания тока со входом кольцевого счетчика в канале регулирования тока. На фиг.1 показана функциональная схема устройства для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем. Устройство содержит блок 1 распределения импульсов, представляющий собой логическую схему распределения импульсов, двоичные счетчики 2 и 3 импульсов прямой последовательности , тактовый генератор , выполненный по схеме кварцевого автогенератора, блок 5 переключения кодов, канал регулирования частоты, состоящий из блока 6 сравнения цифровых кодов, вычитающего счетчика 7, блока 8 задания частоты, канал задания амплитуды токов статора, состоящий из блока 9 сравнения цифровых кодов, кольцевого счетчика 10, блока 11 задания тока, преобразователь 12 частоты, асинхронный короткозамкнутыйдвигатель 13, импульсный датчик 14 скорости вращения, представляющий собой любой частотный датчик. Выходы распределительного блока 1 связаны с первыми входами счетчиков 2 и 3, вторые входы которых подключены к одному выходу тактового генератора k, другой его выход соединен со входами вычитающего 7 и кольцевого 10 счетчиков, выходы счетчиков 2 и 3 связаны через блок 5 переключения кодов с первыми входами блоков 6 и 9 сравнения, вторые скорости вращения ротора и блок 11 задания амплитуды токов статора под ключены к установочным входам счетчиков 7 и 10, выходы блоков сравнения соединены с соответствующими входами преобразователя 12 частоты, выход импульсного датчика 1 скорости вращения,установленного на валу двигателя 13, .соединен со входом блока 1 распределения импуль сов, кроме того, выход блока 6 срав нения подключен к установочному вхо ду вычитающего счетчика 7. Импульсы (фиг.2), период следова ния которых пропорционален скорости вращения, поступают с датчика 1 скорости вращения на блок 1 распределения импульсов, который подает их поочередно на первые входы счетчиков 2 и 3, на вторые их входы пос тоянно поступают импульсы с тактового генератора 4. При этом производится счет импульсов тактового ге нератора соответствующим счетчиком импульсов за контролируемый временной интервал Т . Перед каждым циклом записи осуществляется обнуление соответствующего счетчика (2 или 3) По окончании временного интервала Т с блока 1 поступает сигнал в блок 5 переключения кодов, в резуль тате чего на входах блоков 6 и 9 сравнения устанавливается числовой код, соответствующий текущему значению скорости вращения вала двигателя. Применение двух счетчиков импуль сов позволяет непрерывно,измерять скорость вращения. Например, в то время, как на счетчике 2 сохраняется предыдущее значение числового кода, на счетчик 3 записывается числовой код, соответствукяций новому значению скорости, после чего блок 5 переключения кодов отключает счетчик 2 и подключает счетчик 3 на входы блоков 6 и 9 сравнения. Устройство работает следующим образом. Рассмотрим работу канала з адания частоты. На первых входах блока 6 сравнения устанавливается конечное значение числового кода, соответствующее измеренному значению временного интервала Т, . При работе на вход вычитающего счетчика 7 непрерывно поступают импульсы с тактового генератора . По достижении на выходах вычитающе976го счетчика 7 числа, равного чоцу F uj на первых входах блока 6 сравнения, на его выходе формируется импульс, равный по длительности половине периода частоты тактового генератора 4. Сформированный таким образом сиг нал производит установку начального кода на выходах вычитающего счет чика 7 и одновременно является вход ным для преобразователя 12 частоты, Приведенный в исходное состояние вычитающий счетчик 7 начинает новый цикл работы, соответствующий описанному. Таким образом, на выходе блока 6 сравнения формируется последовательность импульсов, определяющая выходную частоту преобразователя и, следовательно, скорость вращения ротора двигателя 13- Требуемое значение выходной частоты определяется блоком 8 задания частоты, устанавли вающим необходимое начальное значение двоичного кода Fg,j на выходах вычитающего счетчика 7. При этом. f выходного напряжения равчастота Bc-тг игде К - коэффициент передачи преобразователя частоты период следования импульсов тактового генератора. В канале регулирования амплитуды на первых входах блока 9 сравнения устанавливается значение F jчислового кода, соответствующее текущему значению скорости вращения. На вторые входы блока 9 сравнения поступает линейно нарастающий числовой код с выходов кольцевого счетчика 10. Формирование его осуществляется путем подачи на вход кольцевого счетчика 10 импульсов тактового генератора 4. Задание амплитуды токов статора осуществляется в двоичном коде блоком 11 задания путем установки требуемого числа на входах кольцевого счетчика. При достижении на выходе вычитающего счетчика 10 кода, равного FUU, на выходе блока 9 сравнения, работающего по принципу 4хл формируется импульс. длительность t ц которого определяется как разность полного времени заполнения кольцевого счетчика t. и временного интервала Ту, , соответствующего текущей скорости вращения двигателя 13. При этом скважность работы регулятора с уметом того, что временной интервал Т т 1 -Сигнал, снимаемый с блока 9 срав нения , поступает на вход преобразователя 12 частоты и воздействует на его выходное напряжение. Очевидно, что точность работы устройства во многом определяется стабильностью работы тактового генератора. Точность задания частоты вращения и амплитуды токов статора определяется- числом разрядов соответственно вычитающего 7 и кольцево го 10 счетчиков и составляет р 1 . - 1 . t Таким образом, устройство позволяет получить высокие точностные показатели привода с асинхронным короткозамкнутым двигателем в статических и динамических режимах работы. Точность задания скорости вращения ротора составляет в зависимости от частоты его питания 10 10, при этом стабильность скорости вращения вала двигателя в стаг - 10 тических режимах работы - 10 Диапазон регулирования скорости сос тавляет 1 : 1000. Выполнение всех блоков устройст с учетом применения интегральных микросхем средней интеграции позволяет существенно повысить его на дежность и упростить изготовление. Формула изобретения Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателе 7 8 содержащее преобразователь с кана- i лами регулирования частоты и тока, блоки задания частоты, тока и блоки сравнения в каждом канале, тактовый генерйтор, импульсный датчик скорости вращения, установленный на валу двигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования скорости вращения, введены блок распределения i импульсов, два счетчика прямой последовательности, блок переключения кодов, вычитающий счетчик, кольцевой счетчик, причем вход блока распределения импульсов вращения подсоединен к выходу импульсного датчика скорости вращения, а два выхода - к первым входам счет 4иков импульсов прямой последовательности, вторые входы которых подключены к первому выходу тактового генератора два вторых выхода которого связаны со входами вычитающего и кольцевого счетчиков, выходы счетчиков прямой последовательности через блок переключения кодов соединены с блоками сравнения в каналах регулирования частоты и напряжения, вторые входы которых подсоединены соответственно к выходам вычитающего и кольцевого счетчиков, а выходы - к управляющим входам преобразователя частоты, причем выход блока задания частоты соединен с выходом блока сравнения и входом вычитающего счетчика в канале частоты, а выход блока задания тока - со входом кольцевого счетчика в канале регулирования тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе РЖ Электротехника и энергетика, 1977, № 10, реф. 10, к. 57. 2.Авторское свидетельство СССР № 509967, кл. Н 02 Р , 197. 3.Авторское свидетельство СССР № 529537, кл. Н 02 Р , 1975.

d

Jk.

J(L

С

F

t

ff

Ж

шш

/

тяштшщт

5СВБГ

N

UiUMU

/

/

а

д

N

/

/

DJJ

П

ОП

П