RU2028026C1 - Электропривод колебательного движения - Google Patents
Электропривод колебательного движения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2028026C1 RU2028026C1 SU4903155A RU2028026C1 RU 2028026 C1 RU2028026 C1 RU 2028026C1 SU 4903155 A SU4903155 A SU 4903155A RU 2028026 C1 RU2028026 C1 RU 2028026C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converter
- frequency
- code
- output
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Использование: в колебательных электроприводах переменного тока. Сущность изобретения: устройство содержит двухфазный электродвигатель колебательного движения, преобразователь частоты, инвертор, преобразователь разности частот в код, функциональный цифроаналоговый преобразователь, реализующий функцию следующего вида , где N(fкол) - разрядный параллельный двоичный код частоты колебаний вала двигателя, k1 - коэффициент передачи функционального преобразователя. За счет чего и повышается точность. 3 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к колебательным электроприводам переменного тока, питаемым от источников различных частот, и может быть использовано в приводах вибротранспортировки, в системах активной компенсации продольных колебаний валопроводов, для перемещения поршней гидроусилительных систем и в других механизмах испытательной, измерительной или калибровочной техники.
Известен колебательный электропривод с устройством для пуска, содержащий два источника напряжения различных частот, два нуль-органа, два ждущих мультивибратора, фазовращатель, элемент 2И, RS-триггер и два электронных пускателя, соединяющих обмотки двигателя с источниками напряжений, первый источник напряжения через последовательно соединенные нуль-орган и ждущий мультивибратор подключен к первому входу элемента 2И, второй источник напряжения через последовательно соединенные фазовращатель, нуль-орган и ждущий мультивибратор подключен к второму входу элемента 2И, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, к выходу которого подключены управляющие входы электронных пускателей. Известное устройство позволяет устранить в колебательном электроприводе уход динамической нейтрали колебаний при пуске за счет подключения обмоток двухфазного двигателя к источникам различной частоты в момент времени, когда нулевому значению одного из фазных напряжений частоты ω1 соответствует максимальное значение другого напряжения частоты ω2 .
Однако данное устройство в составе колебательного электропривода не позволяет полностью компенсировать уход динамической нейтрали и тем более уход ее в процессе работы, когда согласно технологическому процессу требуется регулирование частоты колебаний привода. Кроме того, известное устройство требует двух мощных высокостабильных источников различной частоты, что является достаточно сложной задачей в плане технической реализации привода.
Известно устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения, содержащее источник переменного тока и преобразователь частоты, включающий инвертор, а также для расширения эксплуатационных возможностей путем повышения стабильности частоты колебаний и расширения области рабочих частот дополнительно введенные в преобразователь частоты фазовый детектор, первый и второй делители частоты и преобразователь напряжение- частота, соединенный выходом с входами делителей частоты, входом с выходом фазового детектора, входы которого соединены с источником переменного тока и выходом первого делителя частоты, а выходом второго делителя частоты, соединенного с управляющим входом инвертора.
Однако несмотря на исключение из структуры привода второго высокостабильного задающего генератора данное устройство не позволяет вообще компенсировать уход динамической нейтрали колебаний как при пуске, так и непосредственно в процессе работы.
Целью изобретения является повышение точности в работе колебательного электропривода путем устранения ухода геометрической нейтрали колебаний при пуске или регулировании частоты колебаний.
Поставленная цель достигается введением в преобразователь частоты функционального цифроаналогового преобразователя, реализующего функцию вида
Uпр= , усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, преобразователя разности частот в код, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя частоты, выходы которого соединены соответственно с оставшимися входами преобразователя разности частоты в код и первым и вторым входами усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с входом инвертора, третий вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен с выходом функционального цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом преобразователя разности частот в код,
где N(fкол) - n-разрядный параллельный двоичный код частоты колебаний;
k1 - коэффициент передачи функционального цифроаналогового преобразователя.
Uпр= , усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, преобразователя разности частот в код, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя частоты, выходы которого соединены соответственно с оставшимися входами преобразователя разности частоты в код и первым и вторым входами усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с входом инвертора, третий вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен с выходом функционального цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом преобразователя разности частот в код,
где N(fкол) - n-разрядный параллельный двоичный код частоты колебаний;
k1 - коэффициент передачи функционального цифроаналогового преобразователя.
Так как установившееся значение динамического смешения нейтрали колебаний при нулевых начальных условиях определяется как
θдин= -sinγ+Ωcos
где θm , γ - амплитуда и фаза установившихся колебаний привода;
Ω = 2 π fкол - круговая частота колебаний;
Тдн. - обобщенная электромеханическая постоянная времени электродвигателя и нагрузки;
fo , ε - коэффициенты электромагнитного демпфирования двигателя и нагрузки, то для полной компенсации ее необходимо, чтобы выполнялось условие
sinγ+Ωcos=0. (1)
Здесь фаза установившихся колебаний подвижного элемента привода γ при отсутствии позиционной нагрузки определена как
γ=arctg , (2)
где N1, N2 - составляющие пускового момента исполнительного двигателя, определяемые параметрами электрической машины и функциями регулирования.
θдин= -sinγ+Ωcos
где θm , γ - амплитуда и фаза установившихся колебаний привода;
Ω = 2 π fкол - круговая частота колебаний;
Тдн. - обобщенная электромеханическая постоянная времени электродвигателя и нагрузки;
fo , ε - коэффициенты электромагнитного демпфирования двигателя и нагрузки, то для полной компенсации ее необходимо, чтобы выполнялось условие
sinγ+Ωcos=0. (1)
Здесь фаза установившихся колебаний подвижного элемента привода γ при отсутствии позиционной нагрузки определена как
γ=arctg , (2)
где N1, N2 - составляющие пускового момента исполнительного двигателя, определяемые параметрами электрической машины и функциями регулирования.
Совместное решение (1) и (2) при пренебрежении составляющей жидкостного трения ε определяет функциональную зависимость изменения круговой частоты колебаний Ω от напряжения на обмотке управления двигателя Uу, при которой достигается полная компенсация динамического смещения нейтрали колебаний
Ω =Uу 2А,
где А - постоянный коэффициент, определяемый выражением
А= = N /N +1-N2/N,
где Сд - постоянный коэффициент электромагнитного демпфирования.
Ω =Uу 2А,
где А - постоянный коэффициент, определяемый выражением
А= = N
где Сд - постоянный коэффициент электромагнитного демпфирования.
Следовательно, алгоритм изменения напряжения на обмотке управления двигателя, при котором происходит полная компенсация ухода динамической нейтрали колебаний, можно представить как
Uу= ,
где k= А.
Uу= ,
где k= А.
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, реализующая данный алгоритм. Она содержит асинхронный двигатель 1 с обмоткой возбуждения 2 и обмоткой управления 3, преобразователь частоты 4, инвертор 5 и источник напряжения 6.
В устройство введены преобразователь разности частот в код 7, функциональный цифроаналоговый преобразователь 8 и усилитель 9 с регулируемым коэффициентом усиления.
Преобразователь 7 разности частот в код подключен своими входами к выходам источника переменного напряжения 6 и преобразователя частоты 4, а выходом - к входу функционального цифроаналогового преобразователя 8, управляющего усилителем 9 с регулируемым коэффициентом усиления, входы которого связаны с выходами преобразователя частот 4, а выход - с управляющим входом инвертора 5.
Устройство работает следующим образом.
Обмотка возбуждения 2 исполнительного двигателя 1 подключена непосредственно к выходу источника переменного напряжения 6 частоты f1, а обмотка управления 3 через инвертор 5 запитывается от преобразователя частоты напряжением частоты f2. Преобразователь разности частот в код 7 определяет разностную частоту колебаний fкод=f1-f2 исполнительного двигателя с последующим преобразованием ее в n-разрядный параллельный двоичный код N(fкол). Этот код поступает на функциональный преобразователь 8, где преобразуется в напряжение постоянного тока с функциональной зависимостью Uпр= . Сформированное таким образом напряжение на выходе функционального цифроаналогового преобразователя 8 в функции от частоты колебаний вала исполнительного двигателя fкол, производит регулирование коэффициента передачи усилителя 9, коэффициент передачи которого равен коэффициенту передачи преобразователя 8, а следовательно, выходного напряжения на выходе инвертора 5 по закону Uу= .
Здесь k - включает в себя коэффициент передачи функционального цифроаналогового преобразователя k1 и инвертора k2.
Благодаря заданному алгоритму управления и подбором коэффициента k осуществляется полная компенсация ухода динамической нейтрали во всем частотном диапазоне работы колебательного электропривода.
При реализации преобразователь разности частот в параллельный двоичный код был выполнен по схеме измерения частот с помощью счетчиков с увеличением разрешающей способности и сравнением полученных кодов частот f1 и f2 на многоразрядном сумматоре, работающем в режиме вычитания. Блок-схема преобразователя 7 представлена на фиг.2 и включает:
компаратор КМ (операционный усилитель 140УД8);
фазовый детектор ФД и генератор, управляемый напряжением ГУН (микросхема К564ГГ1);
счетчики СЧ1, СЧ2 с коэффициентами счета соответственно 10 и 1024 (микросхемы 155ИЕ2);
генератор опорной частоты ГОЧ (на базе кварцевого резонатора и 155ЛАЗ);
сумматор СУМ (микросхемы 155ИМЗ);
фильтр низкой частоты ФНЧ (активно-емкостной).
компаратор КМ (операционный усилитель 140УД8);
фазовый детектор ФД и генератор, управляемый напряжением ГУН (микросхема К564ГГ1);
счетчики СЧ1, СЧ2 с коэффициентами счета соответственно 10 и 1024 (микросхемы 155ИЕ2);
генератор опорной частоты ГОЧ (на базе кварцевого резонатора и 155ЛАЗ);
сумматор СУМ (микросхемы 155ИМЗ);
фильтр низкой частоты ФНЧ (активно-емкостной).
Оба канала преобразования частоты в код (канал 1 и канал 2) идентичны. Разрядность параллельного кода составляет n=10. Функциональный цифроаналоговый преобразователь состоит из перемножающего ЦАП серии 572ПА1 и устройства аналогового умножения АУ, выполненного на микросхеме 525ПС2 (фиг. 3). Усилитель с управляемым коэффициентом усиления выполнен на операционном усилителе 140УД8 с полевым транзистором КП103Л по входной цепи, включенным в качестве управляемого сопротивления.
Таким образом, введением в состав колебательного электропривода преобразователя разности частот в код функционального цифроаналогового преобразователя, реализующего функцию Uпр= , и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления достигнута полная компенсация ухода геометрической нейтрали колебаний в заданном частотном диапазоне, что позволило существенно повысить точность колебательной системы в целом как при пуске, так и в процессе технологических операций и тем самым расширить область применения безредукторных колебательных электроприводов. Формирование заданного алгоритма управления позволило дополнительно стабилизировать амплитуду колебаний при регулировании частоты. Кроме того, предлагаемый привод выполнен по схеме с одним задающим генератором, что в целом повысило удельную мощность колебательного электропривода и снизило его стоимость по сравнению с аналогами.
Claims (1)
- ЭЛЕКТРОПРИВОД КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, содержащий двухфазный электродвигатель, обмотка возбуждения которого имеет зажимы для подключения к источнику переменного тока, преобразователь частоты, входы которого предназначены для подключения к фазам источника переменного тока соответственно, инвертор, выход которого соединен с выводами обмотки управления электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, введены функциональный цифроаналоговый преобразователь, реализующий функцию следующего вида:
где N (fк о л) - разрядный параллельный двоичный код частоты колебаний вала двигателя;
k1 - коэффициент передачи функционального преобразователя,
усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, преобразователь разности частот в код, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами преобразователя частоты, выходы которого соединены соответственно с оставшимися входами преобразователя разности частот в код и первым и вторым входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого соединен с входом инвертора, третий вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен с выходом функционального преобразователя, вход которого соединен с выходом преобразователя разности частот в код.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4903155 RU2028026C1 (ru) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Электропривод колебательного движения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4903155 RU2028026C1 (ru) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Электропривод колебательного движения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2028026C1 true RU2028026C1 (ru) | 1995-01-27 |
Family
ID=21555967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4903155 RU2028026C1 (ru) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | Электропривод колебательного движения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2028026C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2636806C2 (ru) * | 2016-05-17 | 2017-12-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Вентильный электропривод колебательного движения |
-
1991
- 1991-01-18 RU SU4903155 patent/RU2028026C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Луковников В.И. Электропривод колебательного движения. М.: Энергоатомиздат, 1984. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1453577, кл. H 02P 7/62, 1987. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2636806C2 (ru) * | 2016-05-17 | 2017-12-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Вентильный электропривод колебательного движения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4680695A (en) | Cross coupled current regulator | |
EP0174741B1 (en) | Control system for permanent magnet synchronous motor | |
Harashima et al. | A closed-loop control system for the reduction of reactive power required by electronic converters | |
KR970013772A (ko) | 주파수 합성기 | |
EP1741178B1 (en) | Power converter apparatus and methods using a phase reference derived from a dc bus voltage | |
US4804900A (en) | Control apparatus for synchronous motors | |
EP0821304A1 (en) | Method and device of PWM control | |
US6166928A (en) | Method for open-loop and closed-loop control of an electrical drive as well as an apparatus for carrying out the method | |
US5192889A (en) | Ultrasonic motor driver | |
RU2028026C1 (ru) | Электропривод колебательного движения | |
JPH0888985A (ja) | 振動波駆動装置の制御装置 | |
US5959855A (en) | Voltage control with feedback utilizing analog and digital control signals | |
US5459369A (en) | Control apparatus for travelling wave driven motor | |
RU2148293C1 (ru) | Электропривод периодического движения | |
SU714609A1 (ru) | Устройство дл управлени двухфазным асинхронным двигателем | |
RU2082277C1 (ru) | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения | |
US4906912A (en) | Apparatus for controlling the load angle of a converter | |
RU2072621C1 (ru) | Электропривод колебательного движения с регулируемым законом колебаний | |
KR920007323B1 (ko) | 모터의 위상 제어회로 | |
RU2725897C1 (ru) | Способ возбуждения механических автоколебаний | |
SU1741249A2 (ru) | Электропривод колебательного движени | |
SU1596305A1 (ru) | Устройство оптимизации электропривода стенда дл испытаний трансмиссий | |
RU107650U1 (ru) | Электропривод колебательного движения | |
SU928595A1 (ru) | Автоматический регул тор возбуждени дл асинхронного электродвигател с фазным ротором | |
RU2069034C1 (ru) | Частотно-регулируемый асинхронный электропривод с экстремальным управлением |