Устройство для управления электрической машиной переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H02P7/42 

(Б ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

I . f. .

Изобретение относится к элеКтроуехнике, в частности к устройствам для управления электрическими машинами переменного тока,и может быть использовано в регулируемом электроприводе.

Известны устройства управления синхронной машиной, содержащие регулируемый источник напряжений или токов , к выходам которого подключены статорные обмотки машины, а ко входам - выходы трехфазного источника гармонических сигналов. Трехфазный источник гармонических сигналов представляет собой датчик гармонических сигналов углового положения, выполненный на основе трехфазного бескон тактного сельсина, установленного на роторе машины. Так как серийно выпускаемые сельсины имеют одну пару полюсов, то в устройствах-управленияМашиной, имеющей число пар полюсов больше единицы, необходимо применение редуктора между валом сельсина и валом машины 1.

Необходимость в механическом редукторе является недостатком известных устройств.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для упра.вления электрической машиной переменного тока, содержащее регулируемый многофазный источник питания, к выходам которого подключены обмотки машины, а ко входам - выходы трехфазного источника гармонических сигналов. Источник гармонических сигналов выполнен на основе установленного на роторе машины электромеханического фазовращателя и трех амплитудно-фазовых детекторов. Синхронная машина имеет две пары полюсов. В качестве фазовращателя использован трех фазный бесконтактный сельсин. Выход сельсина подключен ко входу удвоителя частоты, выход которого подключен к одним входам амплитудно-фазовых детекторов, к другим входам детекторов подключены выходы трехфазного источника опорной частоты . . Данное устройство обеспечивает управление машиной с двумя парами полюсов. Для согласования числа пар полюсов машины и сельсина в устройство введен удвоитель частоты. Удвоитель частоты может быть выполнен на основе квадратора. Однако для управления машиной с большим двух числом пар полюсов в уст ройстве необходимо применение умножителя частоты с коэффициентом умножения, равным числу пар полюсов машины. Умножители частоты являются сравг |нительно сложными и дорогими устройствами. Необходимость в применении умножителей частоты является недостатком данного устройства и снижает возможности его применения. Целью изобретения является упрощение устройства управления электрической машиной переменного тока. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для управления элект рической машиной переменного тока вве дены генератор импульсов, фильтр, фор мирователь коротких импульсов и выполненный на счетчиках делитель частоты, вход которого подключен к генератору импульсов, выход фазовращателя подключен к входу формирователя корот ких импульсов, выходом соединенного со входом обнуления счетчиков делителя частоты, выход делителя частоты подключен ко входу фильтра, а выход фильтра связан со вторыми входами амп литудно-фазовых детекторов. На фиг. 1 представлена структура устройства управления машиной перемен ного тока;.на фиг. 2 - графики выходного напряжения отдельных узлов. На роторе электрической машины 1 переменного тока установлен электромеханический фазовращатель. В качестве фазовращателя использован бесконтактный сельсин 2, трехфазная обмотка которого подключена к трехфазному источнику 3 переменного напряжения частоты 1%, Выход фазовращателя (однофазная обмотка сельсина) подключен ко входу формирователя коротких импульсов, выход которого подключен ко входу обнуления счетчиков делителя 5 частоты. Делитель .5 частоты подключен к генератору 6 импульсов. Выход делителя 5 частоты подключен ко входу 93 4 фильтра 7. К первым входам трех амплитудно-фазовых детекторов 8-10 подключены выходы трехфазного источника 11 опорной.частоты. Ко вторым входам детекторов 8-10 подключен выход фильтра 7. Выходылдетекторов подключены ко входам регулируемого источника 12 питания (токов или напряжений), питающего статорные обмотки электрической машины 1 переменного тока. Устройство работает следующим образом. С выхода фазовращателя 2. снимается напряжение U. (фиг. 2), фаза которого зависит от углового положения Ч вала фазовращателя, и оно равно U4 Um,sin(oOot ). (1) где и, - константа; t - время. Частота следования импульсов генератора 6 во много раз больше частоты и)о. Коэффициент деления частоты выбран таким образом. Что период Т аыходно;о напряжения U делителя частоты в / Р раз (Р - число пар полюсов электрической машины) меньше периода Тр выходного напряжения источника 3. РТ. TO fo При изменении знака напряжения Уд на выходе формирователя k появляется импульс, обнуляющий счетчики делителя 5 частоты. В результате этого происходит синхронизацу|я напряжения 0 и и. Один из передних фронтов прямоугольного напряжения U(, совпадает по времени с моментом изменения знака напряжения U. Исходя из сказанного, можно записать выражение г- и U ignsln(pu)), (3) где константа. Фильтр В выделяет первую гармонику напряжения. Напряжение на выходе фильтра описывается выражением UT (p%t+ рЧ+О) константа; сдвиг фаз, вносимый фильтром. Гармоническое напряжение О- поступает на один из входов детекторов 8-10, на другие входы которых поступают прямоугольные напряжения с выходов трехфазного источника 11 опорной частоты. Выходное напряжение каждого из амплитудно-фазовых детекторов пропорционально амплитуде гармонического напряжения U-, и косинусу разности фаз сигналов на его входах. При управлении синхронной машиной с числом пар полюсов, равном р , частота выходных напряжений U источника 11 в р раз превышает частоту u)g Uj signsin( (j-1)),(5 где j 1,2,3 - порядковый номер напряжения. В этом случае напряжения U: на выходах детекторов 8-10 соответствуют выражениюи . (p4tO. + (j-l)) (6) где К - константа. Угловое положение Ч вала фазовращателя можно выразить через скорость UJp вращения ротора машины 4 tupt-b.r/(7) где т - некоторый начальный угол. Как видно из выражений С6)и 7), частота выходных напряжений U: на выходах регугмруемого источника 2 напряжений или токов в р раз превышает частоту вращения ротора машины, т.е. согласование числа пар полюсов электрической машины и сельсина обеспечено При управлении асинхронной машиной выходные напряжения источника 11 соот етствуют выражениям U. S 5n5in(ptU)o+U)o)t 4M.(jH)) (0) гДе u)c - частота скольжения (частота токов в роторе. Выходные напряжения детекторов 8в этом случае соответствуют выражению () (j-f;).(9) Таким образом устройство позволяет осуществить управление и асинхронной машиной, причем управление машинами переменного тока осуществляется без применения сложных устройств умножения частоты, необходимых при использовании известного решения, то есть обеспечивается упрощение устройства для управления электрических машин переменного тока. Формула изобретения Устройство для управления электрической машиной переменного тока, содержащее регулируемый многофазный источник питания, выход которого предназначен для подключения к статорным обмоткам электрической машины переменного тока, а к входу подключен m-фазный источник гармонических сигналов, выполненный в виде фазовращателя, служащего для-установки на роторе электрической машины переменного тока, и т-амплитудно-фазовых детекторов, к первым входам которых подключены выхо« т-фазного источника опорной частоl отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, введены генератор импульсов, фильтр и формирователь короткого импульса, выполненный на счетчиках делитель частоты, вход которого подключен к генератору импульсов, выход фазовращателя подключен к входу формирователя короткого импульса, выход формирователя короткого импульса подключен к входу обнуления счетчиков делителя частоты, выход делителя частоты подключен к входу фильтра, а выход фильтра подключен к вторым входам амплитудно-фазовых детекторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Некоторые вопросы практической реализации и экспериментальное исследование частотного электропривода с синхронным двигателем. Электричество, 1976,.№ 8, с. 36. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке (f 2776365/07, кл. Н 02 Р , 1979.

X

«4

e