RU2636806C2 - Вентильный электропривод колебательного движения - Google Patents
Вентильный электропривод колебательного движения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2636806C2 RU2636806C2 RU2016119070A RU2016119070A RU2636806C2 RU 2636806 C2 RU2636806 C2 RU 2636806C2 RU 2016119070 A RU2016119070 A RU 2016119070A RU 2016119070 A RU2016119070 A RU 2016119070A RU 2636806 C2 RU2636806 C2 RU 2636806C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outlet
- inlet
- output
- input
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
- H02K33/04—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs wherein the frequency of operation is determined by the frequency of uninterrupted AC energisation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводам переменного тока периодического движения, и может быть использовано при создании вибрационных электроприводов сканирования, техники измерения, контроля и управления, для перемешивания сыпучих, пастообразных и жидких веществ, а также в автоматизированных электроприводах механизмов с колебательным движением рабочего органа. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей электропривода колебательного движения и улучшение его энергетических показателей. Вентильный электропривод колебательного движения содержит двухфазный электродвигатель, источник переменного тока и инвертор напряжения, выход которого подключен к одной статорной обмотки двигателя. Другая статорная обмотка вентильного двигателя подключена к выходу фильтра низкой частоты, который соединен своим входом с выходом выпрямителя, вход которого подключен к источнику переменного тока. Вход инвертора напряжения подключен к выходу фазовращателя, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, а второй вход - с выходом сумматора. Первый вход сумматора соединен с выходом функционального преобразователя. Второй вход сумматора подключен к задатчику сдвига нейтрали. Вход функционального преобразователя соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, вход которого подключен к выходу задающего генератора. Расширение функциональных возможностей достигается за счет регулирования положения нейтрали колебаний в заданном частотном диапазоне колебаний, а улучшение его энергетических показателей - за счет использования в качестве исполнительной машины в электроприводе вентильного двигателя. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам переменного тока периодического движения, и может быть использовано при создании вибрационных электроприводов сканирования, техники измерения, контроля и управления для перемешивания сыпучих, пастообразных и жидких веществ, а также в автоматизированных электроприводах механизмов с колебательным движением рабочего органа.
Известен электропривод колебательного движения [RU 2028026 С1, МПК 6 Н02Р 7/62, опубл. 27.01.1995], 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, преобразователь разности частоты в код, соединенный первым входом с источником переменного тока, а вторым - с выходом преобразователя частоты. Выход преобразователь разности частоты в код подключен к входу функционального цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления подключен к выходу преобразователя частоты, а выход - к входу инвертора. Этот электропривод выбран в качестве прототипа.
Такой электропривод колебательного движения предназначен для компенсации ухода геометрической нейтрали колебаний при пуске или регулировании частоты колебаний, а не для ее регулирования в зависимости от требований технологического процесса. Двухфазный электродвигатель имеет при колебательном движении низкий КПД и работает при токах, значения которых соответствуют пусковым токам, что вызывает существенное нагревание обмоток двухфазного электродвигателя и, как следствие, приводит к большим тепловым потерям и снижению общего КПД электропривода колебательного движения.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей электропривода колебательного движения и улучшение его энергетических показателей.
Предложенный вентильный электропривод колебательного движения, так же как в прототипе, содержит двухфазный электродвигатель, источник переменного тока и инвертор напряжения, выход которого подключен к одной статорной обмотки двигателя.
Согласно изобретению в вентильный электропривод введены вентильный двигатель, выпрямитель, фильтр низкой частоты, задающий генератор, фазовращатель, сумматор, задатчик сдвига нейтрали колебания, преобразователь частота-напряжение и функциональный преобразователь. Другая статорная обмотка вентильного двигателя подключена к выходу фильтра низкой частоты, который соединен своим входом с выходом выпрямителя, вход которого подключен к источнику переменного тока. Вход инвертора напряжения подключен к выходу фазовращателя, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, а второй вход - с выходом сумматора. Первый вход сумматора соединен с выходом функционального преобразователя. Второй вход сумматора подключен к задатчику сдвига нейтрали. Вход функционального преобразователя соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, вход которого подключен к выходу задающего генератора.
Использование вентильного двигателя, выпрямителя, фильтра низкой частоты, задающего генератора, сумматора, фазовращателя, преобразователя частота-напряжение и задатчика сдвига нейтрали позволяет обеспечить регулирование смещения нейтрали колебаний. Благодаря тому что вентильный двигатель работает в режиме вынужденных колебаний при номинальных значениях токов обмоток статора, обеспечиваются высокие энергетические показатели двигателя и, следовательно, электропривода в целом.
На фиг. 1 представлена блок-схема вентильного электропривода колебательного движения.
На фиг. 2 представлены временные диаграммы изменения координаты χ(t) подвижного элемента вентильного двигателя, где а) - при различных заданиях смещения нейтрали χ0 колебаний χ(t)=ƒ(U11) при Ω=const, б) - при различной частоте колебаний подвижного элемента двигателя χ(ƒ)=ƒ(Ω) при χ0=const, предложенного вентильного электропривода.
Вентильный электропривод колебательного движения (фиг. 1) состоит из вентильного двигателя 1 со статорными обмотками 2 и 3, источника переменного тока 4 (ИПТ) частоты ω, выпрямителя 5 (В), фильтра низкой частоты 6 (ФНЧ), задающего генератора частоты колебаний 7 (ЗГ), сумматора 8 (СМ), фазовращателя 9 (ФВР), инвертора напряжения 10 (ИН), задатчика сдвига нейтрали 11 (ЗС), преобразователя частота-напряжение 12 (ПЧН) и функционального преобразователя 13 (ФП).
Статорная обмотка 2 вентильного двигателя 1 подключена к выходу фильтра низкой частоты 6 (ФНЧ), а статорная обмотка 3 - к выходу инвертора напряжения 10 (ИН), вход которого соединен с выходом фазовращателя 9 (ФВР). Первый вход фазовращателя 9 (ФВР) соединен с выходом задающего генератора частоты колебаний 7 (ЗГ), а второй - с выходом сумматора 8 (СМ). Первый вход сумматора 8 (СМ) подключен к выходу функционального преобразователя 13, а второй вход связан с выходом задатчика сдвига нейтрали 11 (ЗС). Вход функционального преобразователя 13 (ФП) соединен с выходным преобразователя частота-напряжение 12 (ПЧН), вход которого связан с выходом задающего генератора частоты колебаний 7 (ЗГ). Вход фильтра низкой частоты 6 (ФНЧ) подключен к выходу выпрямителя 5 (В), вход которого соединен с источником переменного тока 4 (ИПТ).
При технической реализации макетного образца заявляемого устройства задающий генератор частоты колебаний 7 (ЗГ) и сумматор 8 (СМ) реализованы на операционных усилителях серии 140 УД8. Задатчик сдвига нейтрали 11 (ЗС) выполнен по схеме прецизионного регулируемого блока питания постоянного напряжения на основе стабилизатора компенсационного типа, обладающего малым коэффициентом пульсаций и высокой температурной стабильностью. Фазовращатель 9 (ФВР) реализован по схеме фазоопережающего звена на операционном усилителе К140УД6 с электронной перестройкой на транзисторе КП305Ж. Преобразователь частота-напряжение 12 (ПЧН) выполнен в виде частотного демодулятора на основе микросхемы КР1108ПП1. Функциональный преобразователь 13 (ФП) собран по схеме логарифмического усилителя на операционном усилителе К140УД8. Выпрямитель 5 (В) выполнен по двухполупериодной схеме выпрямления на полупроводниковых диодах. Фильтр низкой частоты 6 (ФНЧ) выполнен по схеме Г-образного LC фильтра. В качестве инвертора напряжения 10 (ИН) использовался мостовой инвертор с транзисторными ключами.
Вентильный электропривод колебательного движения работает следующим образом. Напряжение с выхода источника переменного тока 4 (ИПТ) частоты ω
U4=Um1sin(ω⋅t),
где Um1 - амплитуда напряжения источника переменного тока 4 (ИПТ) частоты ω;
t - текущее значение времени,
поступает на вход двухполупериодного выпрямителя 5 (В), где оно сначала выпрямляется
а затем, после сглаживания пульсаций на фильтре низкой частоты 6 (ФНЧ)
U6=k6U5,
где k6 - коэффициент передачи фильтра,
запитывает статорную обмотку 2 двухфазного вентильного двигателя 1.
Одновременно напряжение с выхода задающего генератора частоты колебаний 7 (ЗГ)
U7=Um2sin(Ω⋅t+α),
где Um2 - амплитуда выходного напряжения задающего генератора 7 (ЗГ);
Ω - частота выходного напряжения задающего генератора;
α - начальная фаза напряжения,
поступает на первый вход фазовращателя 9 (ФВР) и на вход преобразователя частота-напряжение 12 (ПЧН).
С выхода преобразователя частота-напряжение 12 (ПЧН) снимается постоянное напряжение, пропорциональное по величине частоте задающего генератора 7 (ЗГ)
U12=k12Ω,
где k12 - коэффициент передачи преобразователя частота-напряжение 12 (ПЧН).
Это напряжение поступает на вход функционального преобразователя 13 (ФП), где преобразуется в напряжение постоянного тока с функциональной зависимостью
где k13 - коэффициент передачи функционального преобразователя.
Сформированное таким образом напряжение с выхода функционального преобразователя 13 (ФП) поступает на первый вход сумматора 8 (СМ), на второй вход которого поступает постоянное напряжение U11 с выхода задатчика сдвига нейтрали 11 (ЗС). В результате на выходе сумматора 8 (СМ) формируется напряжение
которое поступает на второй управляющий вход фазовращателя 9 (ФВР).
Фазовращатель 9 (ФВР) осуществляет сдвиг начальной фазы напряжения α, поступающего с выхода задающего генератора 7 (ЗГ) в соответствии с алгоритмом
Напряжение с выхода фазовращателя 9 (ФВР)
U9=k9Um2sin[Ω⋅t+α(Ω)],
где k9 - коэффициент передачи фазовращателя 9 (ФВР),
поступает на управляющий вход инвертора напряжения 10 (ИН).
Инвертор напряжения 10 (ИН) усиливает входной сигнал по мощности и запитывает статорную обмотку 3 вентильного двигателя 1 напряжением
Ul0=k10k9Um2sin[Ω⋅t+α(Ω)],
где k10 - коэффициент передачи инвертора напряжения 10 (ИН).
В результате взаимодействия напряжений U6 и U10 в воздушном зазоре двигателя создается качающееся электромагнитное поле и подвижный элемент вентильного двигателя начинает совершать колебательное движение. Подбором коэффициента k13 при условии U11=0 устанавливают начальное смещение нейтрали колебания для самой низкой частоты колебаний Ω.
В процессе работы регулирование смещения нейтрали колебания осуществляется за счет изменения напряжения, снимаемого с задатчика сдвига нейтрали 11 (ЗС), которое согласно заданному алгоритму α(Ω) не зависит от частоты колебаний подвижного элемента вентильного двигателя.
На фиг. 2 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие, согласно предложенному устройству, закон изменения координаты χ(t) подвижного элемента вентильного двигателя 1 при различных заданиях а) - смещения нейтрали колебаний χ(t)=ƒ(U11) при Ω=const, б) - частоты колебаний подвижного элемента двигателя χ(t)=ƒ(Ω) при χ0=const.
Так как значения фазных токов вентильного двигателя в установившемся режиме колебаний не превышают своих номинальных значений, то такой привод обладает более высокими энергетическими показателями по сравнению с электроприводом колебательного движения, выполненного на базе асинхронного двигателя, где последний работает при токах равных пусковым.
Точность задания и поддержания частоты колебаний Ω определяются стабильностью задающего генератора частоты колебаний 7 (ЗГ). Регулирование амплитуды колебаний χm осуществляется за счет изменения амплитуды выходного напряжения инвертора напряжения 10 (ИН).
Claims (1)
- Вентильный электропривод колебательного движения, содержащий двухфазный электродвигатель, источник переменного тока и инвертор напряжения, выход которого подключен к одной статорной обмотки двигателя, отличающийся тем, что другая статорная обмотка вентильного двигателя подключена к выходу фильтра низкой частоты, который соединен своим входом с выходом выпрямителя, вход которого подключен к источнику переменного тока, вход инвертора напряжения подключен к выходу фазовращателя, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, а второй вход - с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, второй вход сумматора подключен к задатчику сдвига нейтрали, вход функционального преобразователя соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, вход которого подключен к выходу задающего генератора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119070A RU2636806C2 (ru) | 2016-05-17 | 2016-05-17 | Вентильный электропривод колебательного движения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119070A RU2636806C2 (ru) | 2016-05-17 | 2016-05-17 | Вентильный электропривод колебательного движения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016119070A RU2016119070A (ru) | 2017-11-22 |
RU2636806C2 true RU2636806C2 (ru) | 2017-12-01 |
Family
ID=60413386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016119070A RU2636806C2 (ru) | 2016-05-17 | 2016-05-17 | Вентильный электропривод колебательного движения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2636806C2 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3700987A (en) * | 1971-03-29 | 1972-10-24 | E Systems Inc | Pulse modulation motor control |
DE2428718A1 (de) * | 1974-06-14 | 1976-01-02 | Teldix Gmbh | Buerstenloser gleichstrommotor mit induktiver kommutierung |
RU2028026C1 (ru) * | 1991-01-18 | 1995-01-27 | Томский политехнический университет | Электропривод колебательного движения |
RU2082277C1 (ru) * | 1994-08-02 | 1997-06-20 | Воронежский государственный технический университет | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения |
US6133701A (en) * | 1998-04-23 | 2000-10-17 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Driving circuit for oscillatory actuator |
RU107426U1 (ru) * | 2011-02-24 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Электропривод колебательного движения |
RU133990U1 (ru) * | 2013-05-30 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения |
-
2016
- 2016-05-17 RU RU2016119070A patent/RU2636806C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3700987A (en) * | 1971-03-29 | 1972-10-24 | E Systems Inc | Pulse modulation motor control |
DE2428718A1 (de) * | 1974-06-14 | 1976-01-02 | Teldix Gmbh | Buerstenloser gleichstrommotor mit induktiver kommutierung |
RU2028026C1 (ru) * | 1991-01-18 | 1995-01-27 | Томский политехнический университет | Электропривод колебательного движения |
RU2082277C1 (ru) * | 1994-08-02 | 1997-06-20 | Воронежский государственный технический университет | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме колебательного движения |
US6133701A (en) * | 1998-04-23 | 2000-10-17 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Driving circuit for oscillatory actuator |
RU107426U1 (ru) * | 2011-02-24 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Электропривод колебательного движения |
RU133990U1 (ru) * | 2013-05-30 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016119070A (ru) | 2017-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chang et al. | On the design of power circuit and control scheme for switched reluctance generator | |
KR100275080B1 (ko) | 열기관 발전 시스템 | |
JP3554269B2 (ja) | リニアモータ駆動装置、媒体、および情報集合体 | |
KR900001790B1 (ko) | 전동기 구동용 전원장치 | |
JP2002034160A (ja) | インバータ並列運転装置 | |
KR980006797A (ko) | 내연기관용 발전장치 | |
Bal et al. | A highly effective load adaptive servo drive system for speed control of travelling-wave ultrasonic motor | |
KR970069851A (ko) | 높은 구동 효율로 엘리베이터 교류 전동기를 제어하는 제어장치 | |
RU2636806C2 (ru) | Вентильный электропривод колебательного движения | |
RU2361356C1 (ru) | Способ и устройство управления асинхронным двигателем | |
RU2587545C1 (ru) | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения | |
RU133990U1 (ru) | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения | |
CN103684207A (zh) | 一种永磁电机变占空比电流滞环控制方法 | |
RU145562U1 (ru) | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме прерывистого движения | |
RU2629946C1 (ru) | Вентильный электропривод колебательного движения | |
CN115566969A (zh) | 通过电机进行电池加热的方法、装置、电子设备和介质 | |
RU2462810C1 (ru) | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения | |
RU107426U1 (ru) | Электропривод колебательного движения | |
RU2019112081A (ru) | Способ генерирования переменного тока с помощью инвертора ветроэнергетической установки | |
RU2592080C1 (ru) | Электропривод колебательно-вращательного движения | |
US11011998B2 (en) | Inverter power generator and method for controlling same | |
RU2677682C1 (ru) | Вентильный электропривод колебательного движения | |
RU121407U1 (ru) | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения | |
RU2640352C1 (ru) | Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения | |
KR102546709B1 (ko) | 모터 제어용 인버터의 전압보상 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190518 |