RU2082277C1

RU2082277C1 - Device for control of two-phase induction motor in oscillation mode

Info

Publication number: RU2082277C1
Application number: RU94028937A
Authority: RU
Inventors: А.В. Бодячевский; Ю.Г. Крынин; С.А. Ткалич
Original assignee: Воронежский государственный технический университет
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94028937A

Abstract

FIELD: electric drives in which executing member performs oscillating, vibrating and reciprocal movements. SUBSTANCE: oscillator in frequency converter is connected to frequency divider which provides both varied and constant division factor. This results in possibility to feed stator windings with alternating currents of different frequencies one of which is generated by multiplication of another one by constant factor. Stability of oscillations of executing member is determined by bit- length of counters and reaches 0.01%. EFFECT: increased precision of control. 2 dwg

Description

Устройство относится к области электротехники, в частности к специальным электроприводам где исполнительный орган совершает колебательные, вибрационные и возвратно -поступательные движения. The device relates to the field of electrical engineering, in particular to special electric drives where the executive body performs oscillatory, vibrational and reciprocating movements.

Известно устройство [1] содержащее двухфазный двигатель со статором и ротором, статорные обмотки подключены к двум источникам переменного тока различной частоты. На роторе выполнены две обмотки, подключенные параллельно обмоткам статора. Однако использование двух силовых преобразователей частоты (генераторов) усложняет схему устройства. Использование же в качестве одного из генераторов напряжение сети невозможно, так как колебания будут иметь нестабильный характер поскольку частота сети нестабильна. A device [1] containing a two-phase motor with a stator and a rotor is known, the stator windings are connected to two alternating current sources of different frequencies. The rotor has two windings connected in parallel with the stator windings. However, the use of two power frequency converters (generators) complicates the device circuit. Using the voltage of the network as one of the generators is impossible, since the fluctuations will be unstable since the frequency of the network is unstable.

В устройстве [2] содержащем источник косинусно-синусного напряжения, поворотные трансформаторы, регуляторы фазы и амплитуды, двухфазный асинхронный двигатель, поддержание закона точности колебаний возможно в пределе 3 5%
Точность воспроизведения заданного закона колебаний в этом случае определяется стабильностью вращения поворотных трансформаторов и нелинейные искажения в диапазоне частот 0,5 5 Гц достигают 20% Для низкочастотных колебаний, требующих высокой точности управления, эти недостатки тем более ощутимы [3]
Наиболее близким по технической сущности является устройство для создания колебательных движений вала асинхронного двигателя с помощью преобразователя частоты [4]
Устройство содержит источник переменного тока и преобразователь частоты, включающий в себя фазовый детектор, первый и второй делители частоты, преобразователь напряжение-частота, соединенный выходом со входами делителей частоты, входом с выходом фазового детектора, входы которого соединены с источником переменного тока и выходом первого делителя частоты, а выход второго делителя соединен с управляющим входом инвертора.In the device [2] containing a cosine-sine voltage source, rotary transformers, phase and amplitude regulators, a two-phase asynchronous motor, maintaining the law of oscillation accuracy is possible in the range of 3 5%
The reproduction accuracy of the given law of oscillations in this case is determined by the stability of rotation of rotary transformers and nonlinear distortions in the frequency range 0.5–5 Hz reach 20%. For low-frequency oscillations requiring high control accuracy, these drawbacks are all the more noticeable [3]
The closest in technical essence is a device for creating oscillatory movements of the shaft of an induction motor using a frequency converter [4]
The device comprises an AC source and a frequency converter, including a phase detector, first and second frequency dividers, a voltage-frequency converter connected by an output to the inputs of the frequency dividers, an input with an output of a phase detector, the inputs of which are connected to an AC source and the output of the first divider frequency, and the output of the second divider is connected to the control input of the inverter.

Выходная частота преобразователя изменяется пропорционально частоте сети. Точность поддержания частоты колебаний в этом случае не может быть лучше 1% что является недостатком этого устройства. The output frequency of the inverter changes in proportion to the mains frequency. The accuracy of maintaining the oscillation frequency in this case cannot be better than 1%, which is a disadvantage of this device.

Предлагаемое устройство направлено на расширение эксплуатационных возможностей привода путем повышения стабильности частоты колебаний и расширения диапазона рабочих частот. Это достигается тем, что в него введены трансформатор, генератор опорной частоты, компаратор, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления, делитель частоты с регулируемым коэффициентом, счетчик импульсов, делитель частоты с переменным коэффициентом, счетный вход которого соединен с выходом делителя с постоянным коэффициентом деления, а входом установки коэффициента деления с выходом счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления, а вход разрешения счета через компаратор и понижающий трансформатор к обмотке возбуждения двигателя; вход делителя частоты с постоянным коэффициентом деления и счетный вход делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления подключены к генератору опорной частоты; обмотка управления по цепи усилитель, фильтр, триггер соединена с выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления. The proposed device is aimed at expanding the operational capabilities of the drive by increasing the stability of the oscillation frequency and expanding the range of operating frequencies. This is achieved by introducing a transformer, a reference frequency generator, a comparator, a frequency divider with a constant division coefficient, a frequency divider with an adjustable coefficient, a pulse counter, a frequency divider with a variable coefficient, the counting input of which is connected to the output of the divider with a constant division coefficient, and the input of setting the division factor with the output of the pulse counter, the counting input of which is connected to the output of the frequency divider with an adjustable division factor, and the input of the resolution of the counting a comparator and a step-down transformer to the motor field winding; the input of the frequency divider with a constant division coefficient and the counting input of the frequency divider with an adjustable division coefficient are connected to the reference frequency generator; control winding along the circuit amplifier, filter, trigger connected to the output of the frequency divider with a variable division ratio.

Сущность устройства поясняется блок-схемой, изображенной на рис. 1, где 1 источник переменного тока, 2 асинхронный двигатель с обмоткой возбуждения 3 и обмоткой управления 4; обмотка возбуждения подключена к источнику переменного тока 1. Выходные сигналы соответствующих блоков изображены на рис. 2. Схема управления двигателем состоит из трансформатора 5, компаратора 6, генератора опорной частоты 7, делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления 8, делителя частоты с постоянным коэффициентом деления 9, счетчика импульсов 10, делителя частоты с переменным коэффициентом деления 11, триггера 12, фильтра 13 и усилителя 14; причем трансформатор 5 первичной обмоткой включен непосредственно в сеть, вторичная обмотка служит для питания схемы и соединена со входом компаратора 6, выход которого соединен со входом разрешения счетчика импульсов 10, на счетный вход которого подается частота с выхода регулируемого делителя частоты 8, счетный вход этого делителя, так же как и делителя 9 соединен с выходом генератора опорной частоты 7. Выход делителя 9 соединен со счетным входом делителя с переменным коэффициентом деления 11, переменный код задания (со счетчика импульсов 10) поступает на вход установки кода делителя с переменным коэффициентом деления 11, выход которого по цепи триггер 12 -фильтр 13 усилитель 14 соединен с обмоткой управления 4 двигателя. The essence of the device is illustrated by the block diagram shown in Fig. 1, where 1 is an AC source, 2 an induction motor with an excitation winding 3 and a control winding 4; the field winding is connected to an alternating current source 1. The output signals of the corresponding blocks are shown in Fig. 2. The engine control circuit consists of a transformer 5, a comparator 6, a reference frequency generator 7, a frequency divider with an adjustable division ratio 8, a frequency divider with a constant division coefficient 9, a pulse counter 10, a frequency divider with a variable division coefficient 11, trigger 12, a filter 13 and amplifier 14; moreover, the transformer 5 is connected directly to the network by the primary winding, the secondary winding serves to power the circuit and is connected to the input of the comparator 6, the output of which is connected to the enable input of the pulse counter 10, the counting input of which is supplied from the output of the adjustable frequency divider 8, the counting input of this divider , as well as the divider 9 is connected to the output of the reference frequency generator 7. The output of the divider 9 is connected to the counting input of the divider with a variable division factor 11, a variable reference code (from pulse counter 10 ) goes to the input of the setting of the code of the divider with a variable division coefficient 11, the output of which through the trigger 12-filter 13 amplifier 14 circuit is connected to the control winding 4 of the engine.

Устройство работает следующим образом обмотка возбуждения 3 двигателя 2 запитывается от источника 1 током частоты сети f_c. Обмотка управления по цепи усилитель фильтр триггер подключена к делителю с переменным коэффициентом деления 11.The device operates as follows, the field winding 3 of the motor 2 is powered from the source 1 by the current of the mains frequency f _c . The control winding on the amplifier amplifier filter trigger circuit is connected to a divider with a variable division ratio of 11.

Выход генератора опорной частоты 7 соединен с входами делителей частот 8 и 9, первый из которых является делителем с постоянным коэффициентом деления n₁, второй с регулируемым n₂. Частота f₁, равная f₀/n₁ (f₀ частота генератора), с выхода делителя 8 поступает на счетный вход счетчика 10, работа которого определяется компаратором 6 (фиг. 2). Компаратор используется для определения промежутка времени, в течение которого идет счет импульсов частоты f₁. Результат работы счетчика число N, это количество импульсов частоты f₁ в каждом полупериоде (полпериода взято для высокой точности отслеживания изменения частоты сети) напряжения питающего обмотку возбуждения двигателя.The output of the reference frequency generator 7 is connected to the inputs of the frequency dividers 8 and 9, the first of which is a divider with a constant division coefficient n ₁ , the second with an adjustable n ₂ . The frequency f ₁ equal to f ₀ / n ₁ (f _{0 the} frequency of the generator), from the output of the divider 8 is fed to the counting input of the counter 10, the operation of which is determined by the comparator 6 (Fig. 2). The comparator is used to determine the period of time during which there is a count of pulses of frequency f ₁ . The result of the counter operation is the number N, this is the number of frequency pulses f ₁ in each half-cycle (half a period is taken for high accuracy of tracking changes in the network frequency) of the voltage supplying the motor excitation winding.

Число N является переменным коэффициентом задания (его переменность обусловлена нестабильностью частоты сети) для делителя с переменным коэффициентом деления, на счетный вход которого подается частота f₂, равная f₀/n₂, с делителя 9. В результате деления получим:

То есть
f₃ k•f_c.

The number N is a variable task coefficient (its variability is due to the instability of the network frequency) for a divider with a variable division coefficient, the counting input of which is supplied with a frequency f ₂ equal to f ₀ / n ₂ from divider 9. As a result of division, we get:

I.e
f ₃ k • f _c .

Коэффициент k зависит только от n₁, так как n₂ const.The coefficient k depends only on n ₁ , since n ₂ const.

Таким образом обмотки статора асинхронного двигателя при этом запитываются переменными токами разных частот, одна из которых получается умножением другой частоты на постоянный коэффициент. Частота колебаний вала при этом регулируется посредством изменения коэффициента умножения k. Thus, the stator windings of an induction motor are thus powered by alternating currents of different frequencies, one of which is obtained by multiplying the other frequency by a constant coefficient. The oscillation frequency of the shaft is controlled by changing the multiplication factor k.

Claims

A device for controlling a two-phase asynchronous motor in an oscillatory motion mode, comprising an induction motor with an excitation winding connected to an AC source and a control winding connected to a frequency converter, characterized in that a transformer, a reference frequency generator, a comparator, a divider are introduced into the frequency converter frequencies with constant division factor, frequency divider with adjustable division coefficient, pulse counter, frequency divider with variable coefficient ohm division, trigger, filter, amplifier, moreover, the control winding along the amplifier, filter, trigger circuit is connected to the output of the frequency divider with a variable division coefficient, the counting input of which is connected to the output of the divider with a constant division coefficient, and the input of setting the division coefficient with the output of the pulse counter , the counting input of which is connected to the output of the frequency divider with an adjustable division coefficient, and the input of the resolution of the count through the comparator and step-down transformer to the excitation winding of the motor, divide the input I with a constant frequency division factor and the count input of the frequency divider with adjustable division ratio connected to the reference oscillator.