RU1836804C - Электропривод с частотно-токовым управлением - Google Patents

Abstract

Использование: в электроприводах с частотно-токовым управлением. Сущность изобретени : устройство содержит двигатель , ротор которого механически соединен с ротором фазовращател , задающий генератор , фазочувствительный выпр митель, делитель частоты, блок питани , элемент сравнени , блок определени  направлени  движени , за счет чего и расшир етс  область применени . 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в приводах переменного тока с частотно-токовым управлением , в частности в линейном электроприводе .

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени .

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - схема блока определени  направлени  движени ; на фиг, 3 - схема делител  частоты; на фиг. 4 - схема элемента сравнени .

Электропривод с частотно-токовым управлением содержит синхронный двигатель 1, фазовращатель 2, ротор которого механически соединен с ротором двигател  1, вход фазовращател  2 соединен с первым-выходом задающего генератора 3, формирователь 4 коротких импульсов, подключенный входом к выходу фазовращател  2, элемент 5 сравнени , делитель б частоты, подключенный первым входом к выходу формировател  4 коротких импульсов, а вторым входом - к выходу элемента 5 сравнени , фазочувствительный выпр митель 7, подключенный первым входом к второму выходу задающего генератора 3, вторым входом - к выходу делител  6 частоты, а выходом - через блок 8 питани  к фазным обмоткам двигател  .1, и блок 9 определени  направлени  движени , подключенный первым входом к дополнительному выходу задающего генератора 3, а вторым входом - к выходу формировател  4 коротких импульсов , при этом первый вход элемента 5 сравнени  подключен к дополнительному выходу блока 8 питани , а второй вход - к выходу блока 9 определени  направлени  движени .

Блок 8 питани  содержит задатчик 10 тока, блок 11 умножени  и усилитель 12. Выход задатчика 10 тока соединен с первым входом блока 11 умножени  и образует дополнительный выход блока 8 питани , вхо1- дом которого  вл етс  второй вход блока 11 умножени . Выход блока 11 умножени  соединен с входом усилител  12, выход которого образует выход.блока 8 питани .

Блок 9 определени  направлени  движени  содержит генератор 13 синхронизации , двухканальный ключ 14, элемент 15 согласовани , реверсивный счетчик 16 и

с/

00 СО О 00 О 4

СА)

элемент 17 ИЛИ, Первый и второй входы двухканального ключа 14  вл ютс  входами блока 9. Выход генератора 13 синхронизации соединен с третьим входом двухканального ключа 14 и первым входом элемента 15 согласовани , второй и третий входы которого соединены с выходами двухканального ключа 14. Выходы элемента 15 согласований соединены с входами реверсивного счетчика 16, выходы которого соединены с входами элемента 17 ИЛИ и  вл ютс  выходом блока 9. Выход элемента 17 ИЛИ соединен с четвертым входом двухканального ключа 14,

Делитель 6 частоты содержит последовательно соединенные двухканальный распределитель 18 импульсов и переключатель 19 импульсов. Первым входом делител  6 частоты  вл етс  вход распределител  18 импульсов, вторым входом - управл ющий вход переключател  19 импульсов, а выходом - выход переключател  19 импульсов.

Элемент 5 сравнени  может быть выполнен по схеме, содержащей компаратор 20, триггеры 21, 22 и элемент 23 ИЛИ. Триггер 2.1 подключен информационным входом D к пр мому выходу компаратора 20, а триггер 22 - к инверсному.выходу компаратора 20. Элемент 23 ИЛИ подключен входами к выходам триггеров 21, 22. Первым входом элемента 5 сравнени   вл етс  вход компаратора 20, вторым входом - тактовые входы С триггеров 21, 22, а выходом - выход элемента 23 ИЛИ.

Фазочувствительный выпр митель 7 в упрощенном варианте представл ет собой два элемента выборки - хранени , каждый из которых включает в себ  управл емый ключ и запоминающий конденсатор. Входные цепи ключей образуют первый вход, а цепи коммутации ключей - второй вход фазочувствительного выпр мител  7.

Задающий генератор 3 может быть выполнен с использованием генератора импульсов , счетчиков импульсов, посто нных запоминающих устройств, запрограммированных по законам синуса и косинуса, и цифро-аналоговых преобразователей,

Электропривод работает следующим образом. В качестве синхронного двигател  1 рассматривают линейный индукторный двигатель с возбуждением от посто нных магнитов, а в качестве фазовращател  2 - датчик индуктивный линейных перемещений . Шаг зубцовой зоны двигател  1 равен удвоенному шагу печатных обмоток фазовращател  2.

Согласно частотно-токовому способу управлени  необходимо в фазных обмотках двигател  формировать токи

и

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

iA KlFUA,iB KiFUB,(1)

где UA K2sln p, UB K2Cos p (2) - опорные сигналы управлени  синхронным двигателем .

Ф X - аргумент, определ ющий

1ДВ

положение подвижного элемента двигател  вдоль направлени  движени  X;

Где - шаг зубцовой зоны двигател ;

F - задание требуемой силы т ги;

Ki, K2 - посто нные величины.

Требуемые токи (1) вырабатывают в фазных обмотках двигател  1 с помощью управл емого блока 8 питани .

На вход блока 8 питани  поступают опорные сигналы управлени  UA, UB. Задат- чик 10 тока формирует сигнал F задани  требуемой силы т ги. С помощью блока 11 умножени  опорные сигналы перемножаютс  с сигналом задани  требуемой силы т ги. Усилитель 12 представл ет собой регулируемый источник тока. Он преобразует входные сигналы в пропорциональные им токи в фазных обмотках двигател  1.

Опорные сигналы управлени  (2) вырабатывают с помощью фазочувствительного выпр мител  7.

На первый вход фазочувствительного выпр мител  7 поступает двухфазное синусоидальное напр жение с опорной частотой О).

Sin 0)1, Uc K3 COSWt (4)

где К з - посто нна  величина.

На второй вход блока 7 приходит последовательность коротких импульсов, которую формируют следующим образом.

Входную цепь фазовращател  2 запиты- вают синусоидальным напр жением с частотой 2о) . С выхода фазовращател  2 снимают напр жение

U2 K4Sin(2wt-V).

где Ф - - аргумент, определ ющий

1дат

положение подвижного элемента фазовращател  вдоль направлени  движени  X;

Тдат - шаг печатных обмоток фазовращател ;

К4 - посто нна  величина. Поскольку Гдат , то с учетом (3) выходной сигнал фазовращател  2 преобразуют к виду

U2 K4Sin2(w )(5).

Формирователь 4 преобразует выходной сигнал фазовращател  2 в последовательность коротких импульсов. Эти импульсы вырабатываютс  в момент смены знака входного сигнала формировател  4 с отрицательного на положительный. Согласно (5) короткие импульсы формируютс  в моменты времени

-и- .

где НО, 1,2,...

Сформированные импульсы поступают на первый вход управл емого делител  6 частоты, выходной сигнал которого  вл етс  вторым входным сигналом фазочувстви- тельного выпр мител  7.

Делитель 6. частоты уменьшает частоту следовани  входных импульсов в два раЗа. С выхода делител  6 частоты снимают импульсы в моменты времени

2 Я + Ф ,10 1 2

,,,. V, I, Ј., ,,.,

ti(D

ш

или в момент времени

t2dh 2 V  + (Р .,1.2.-...

Согласно (4) в первом случае на выходе фазочувствительного выпр мител  7 формируютс  требуемые опорные сигналы (2), во втором же случае - инверсные сигналы.

В первом случае фазные обмотки двига- тел  1 будут запитыватьс  токами (1). Линейный двигатель 1 начнет развивать силу т ги, направление которой будет соответствовать знаку выходного сигнала задатчика 10 тока. Во втором же случае возникающа  сила т ги будет противоположна по знаку.

С помощью блока 9 определ ют направление движени  подвижного элемента двигател  1,ас помощью элемента 5 сравнени  определ ют соответствие направлени  движени  знаку задани  силы т ги. В первом случае выходной сигнал элемента 5 сравнени  не изменит состо ни  переключател  19 импульсов в делителе 6 частоты. Электропривод будет функционировать в полном соответствии с принципом частотно-токового управлени .

Во втором случае элемент 5 сравнени  сформирует сигнал, который изменит состо ние переключател  19 импульсов. На второй вход фазочувствительного выпр мител  7 начнет поступать последовательность импульсов, смещенна  по фазе на угол Л . Это и приведет выходной сигнал фазочувствительного выпр мител  7 к требуемому виду.

Блок 9 определени  направлени  движени  работает следующим образом. На первый и второй входы блока 9 поступают последовательности импульсов, следующих с частотами входного и выходного сигналов фазовращател  2. В исходном состо нии двухкэнальный ключ. 14 открыт, и эти импульсы проход т на входы дл  пр мого и обратного счета реверсивного счетчика 16.

Поскольку при движении подвижного элемента фазовращател  2 в одном направлении частота его выходного напр жени  увеличиваетс  по отношению к частоте

5 входного напр жени , а при движении в другом направлении - уменьшаетс , то по истечение некоторого времени в зависимости от направлени  движени  сформируетс  импульс на выходе переноса или на

10 выходе заема реверсивного счетчика 16. Этот импульс, определ ющий направление движени , поступает на выход блока 9, а также через элемент 17 ИЛИ закрывает двухкэнальный ключ 14, тем самым блокиру15 ет дальнейшее функционирование блока 9. Дл  исключени  сбо  в работе реверсивного счетчика 16 при одновременном приходе импульсов на входы блока 9 предусматривают разнесение во времени вход0 ных. импульсов реверсивного счетчика 16с помощью элемента 15 согласовани  и генератора 13 синхронизации.

Элемент 5 сравнени  работает следующим образом. В исходном состо нии выход5 ной сигнал элемента 5 сравнени  соответствует логическому нулю. Сигнал, приход щий от задатчика 10 тока преобразуетс  компаратором 20 в логический сигнал , который определ ет заданное

0 начальное направление движени  подвижного элемента двигател .

При совпадении заданного и действительного направлений движени  выходной сигнал элемента 5 сравнени  остаетс  нуле5 вым. При движении подвижного элемента двигател  в сторону, противоположную Заданному направлению движени , один из триггеров 21, 22 установитс  в состо ние логической единицы, тем самым на выходе

0 элемента 5 сравнени  сформируетс  сигнал , соответствующий логической единицы, тем самым на выходе элемента 5 сравнени  о сформируетс  сигнал, соответствующий логической единице.

5 Таким образом предлагаемый электропривод позвол ет управл ть синхронным . двигателем с использованием фазовращател , у которого коэффициент электрической редукции больше коэффициента

0 электрической редукции синхронного двигател . В предлагаемом электроприводе, в отличие от известного, опорные сигналы управлени  синхронным двигателем вырабатываютбезиспользовани 

5 вспомогательного датчика положени . Это расшир ет область применени  электропривода за счет обеспечени  возможности управлени  двигателем, на валу которого не допустима установка вспомогательного датчика положени .

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, ротор которого механически соединен с ротором фазовращател , вход фазовращател  соединен с первым выходом задающего генератора, второй выход которого соединен с первым входом фазочувст- вительного выпр мител , второй вход которого соединен с выходом делител  частоты , выход фазовращател  соединен с входом формировател  коротких импульсов, выход которого соединен с первым входом дедител  частоты, выход фазочувствитель- ного выпр мител  соединен с входом блока питани , выводы фазных обмоток двигател , подключены к выходу блока питани , выход элемента сравнени  соединен с вторым входом делител  частоты, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени , введен блок определени  направлени  движени , а блок питани  и задающий генератор снабжены дополнительным выходом каждый, блок питани  выполнен в виде задатчика тока, блока умножени  и усилител , выход задатчика тока соединен с входом блока умножени  и образует дополнительный выход блока питани , св занный с первым входом элемента сравнени , выход блока умножени  соединен с входом усилител , выход которого образует выход блока питани , второй вход элемента сравнени  соединен с выходом блока определени  направлени  движени , первый вход которого соединен с 5 дополнительным выходом задающего генератора , а второй вход - с выходом формировател  коротких импульсов.
2. 2. Электропривод по п. 1,отличаю-.

   0 щ и и с   тем, что блок определени  направлени  движени  содержит генератор синхронизации , двухканальный ключ с четырьм  входами, элемент согласовани  с трем  входами , реверсивный счетчик, логический эле5 мент ИЛИ, первый и второй входы двухканального ключа образуют первый и второй входы блока определени  направлени  движени , выход генератора синхронизации соединен с третьим входом

   0 двухканального ключа и первым входом элемента согласовани , второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами двухканального ключа, выходы элемента согласовани  соединены с входами

   5 реверсивного счетчика, выходы которого соединены соответственно с входами логического элемента ИЛИ и образуют выход, блока определени  направлени  движени , а выход логического элемента ИЛИ соеди0 нен с четвертым входом двухканального ключа,.

   1836804

   Риг.2

   Фиг.З

   22