SU1026275A1 - Регул тор частоты дл асинхронного т гового электропривода - Google Patents

Abstract

1. РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ДЛЯ АСИНХРОННОГО ТЯГОВСЯХ) ЭЛЕКТРОПЙИВОДА с заданием частоты ско ьжейи двигатеп  в фушсиин частоты его врашенв ,содержащий поспедоватепьио соединенные датчик частоты вращени , енапиэатор диапазонов частоты вращени , регистр пам ти кода частоты вра1аени , бпсж задани  кода частоты скольжени  и преобразователь кода в частоту скольвкени / формирователь временной диаграммы, шщкпючентлй к анализатору диапазонов частоты вращений и регистру пам ти, алгебраический сумматор частот вращени  и скольжени , соединенный с датч ксм частоты, вращени , преобразователем кода в частоту скольжеШ1  и задатч к % режю«1а работы электродвигател , выход задатчика режима работы электродвигател  дополнительно соединен с бпоксм задани  кода частоты скольжени , отличающийс  тем, что,, с делыа уменыпени  аппаратурных затрат, . првышеюш точности регулировани  и пооучеии  возможности плавной перестройки характеристик регулировани  без изменени  структуры регул тора, введен генератор регулируемой опорной частоты, блок задани  кода частоты скольжени  /выполнен в виде посто нного программируемого запс инаюшего блока, а преобразователь кода в частоту скольжени  выполнен в виде делител  частоты с перекюнным коэффициентом -делени , реализующим функпию f i , u S Аи f {. где IQ - частота г«ввратора регулируемой опорной частоты; / kg - код на выходе посто нного программируемого запсй инаюшего ю блока; Од П - разр дность делител  с иерею KiBHi&tM коэффициентом делени  при этом выход генератора регулируемой СП опорной частоты соединен с вторым входом преобразовател  кода в частоту скольжени .

Description

2. Регул тор по п. 1,отпича ющ и и с   тем, что, с цепью расшире ни  функциональных возможностей путем обеспечени  управпени  несколькими двигател ми с улучшенным токораспреде- лением между двигател ми, введен мультиплексор , посто нный программируемый запоминающий блок содержит индивидуальные регистры пам ти по числу управл емых двигателей, а формирователь временной диаграммы снабжен двум  дополнительными выходами и шестью информационными выходами, при этом датчики, частоты вращени  каждого двигатели подключены к входам мультиплексора, остальные входы которого соединены с основным и дополнительными выходами формировател  временной диаграммы, а . выход мультиплексора соединен с анали:затором диапазонов частоты вращени , первый и второй информационные выходы

формировател  временной диаграммы подключены к индивидуальным регистрам пам ти , третий, четвертйй - к анализатору диапазонов частоты вращени , а п тый и шестой - к регистру пам ти кода частоты вращени , выходы индивидуальных регистров пам ти соединены с соответствующими преобразовател ми кода в чаототу скольжеН1а .

Изобретение относитс  к электротехн ке, а именно к автоматизированному эле ктроприводу, в частности к устройствам регулировани  частоты асинхронных дви гателей, и может быть использовано в частотно-регулируемых приводах как общепромышленных , так и преимущественно транспортных объектов. Известен регул тор частоты дл  управлени  асинхронным двигателем, в котором оптимизаци  характеристик электропривода достигаетс  заданием частоты скольжени  двигател  в функции частоты его вращени , дл  .чего регул тор содержит алгебраический сумматор частот , к одному входу которого датчик частоты вращени  двигател  подключен непосредственно, а к другому через блок формировани  частоты, скольжени . Последний , в свою очередь, содержит блок масштабировани  частоты вращени  ротора , блок алгебраического суммировани  и блок задани , частоты, при этом обеспечиваетс  регулирование частоты скольжени  по закону где iq - регулируема  частота сколь жени ; частота вращени  рютора; максимальна  задаваема  частота скольжени  прн-i О; К - масштабный коэффициен 1 . Недостатком устройства  вл етс  невозможность реализации сложных нелинейных зависимостей ig ( f)i обеспечивающих оптимизацию характеристик электропривода в широком скоростном диапазоне . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  цифровой регул тор частоты асинхронного т гового привода, содержащий последовательно соединенные датчик частоты вращени , анализатор диапазонов частоты вращени , регистр пам ти кода частоты вращени , блок задани  кода частоты скольжени , преобразователь кода в частоту скольжени , формирователь временной диаграммы, подключенный к анализатору диапазонов частоты вращени  и регистру пам ти, алгебраический сумматор частот вращени  и скольжени , соединенный с датчиком частоты вращени , преобразователем кода в частоту сколь- жени  и задатчиком режима работы электродвигател , выход задатчика режима работы электродвигател  дополнительно соединен с блоком задани  кода частоты скольжени  2. В данном устройстве реализаци  упом нутой нелинейной зависимости осуществл етс  методом кусочно-линейной аппроксшчгации , при этом в каждом из диапазонов| ,. -ip,, обеспечиваютс  различные законы изменени  частоты скольжени , описываемые в общем виде зависимостью-1 I 4-f + /р , Высока  точность реализации требуемой зависимости i с { i ) может быть достигнута в взвес гном устройстве топько за счет увепичени  чиспа участков аппроксимации, что приводит к увепин четпр аппаратурных затрат, успожнению схемы регутштора и снижению надежйости его работы. Аппаратурные затраты возрастают еще дополнительно в св зи с тем, что в т говом и тормозном режимах электропривода реализуютс  прин ципиально различные функциональные зависимости i 5 ( 1 г) Масштабный коэффициент К в каждом из диапазонов задаетс  в этом устройстве дискретно, что исключает возможност плавной перестройки реализуемой нелинейной зависимости в процессе согласова ни  параметров привода. Перестройка реализуемой нелинейной зависимости осуществл етс  только индивидуально в пределах каждого из диапазонов, что не позвол ет вводить общую коррекцию характеристики в зависимости, например, от температуры обмоток двигател  или ток на входе преобразовател  в тормозном режиме привода. Алгебраический сумматор в известном устройстве осуществл ет и в т говом и в тормозном режимах суммирование или вычитание (в зависимости от диапазона) трех сигналов , iri.-itteo.ti. 3) Это приводит к дополнительному усложнению схемы регул тора частоты. Цель изобретени  - уменьшение аппаратурных затрат, повышение точности регулировани  и получение возможности плавной перестройки характеристик регулировани  без изменени  структуры регул тора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регул тор частоты дл  асинхронного т гового электропривода с заданием частоты скольжени  двигател  в функции частоты его вращени , содержащий последовательно соединенные датчик частоты вращени ,авали затор диапазонов част ты врашени .регистр пам ти . кода частоты вращени ,блок задани  копа частотыскольжени ,преобразовптелькода в частоту скол жени ,формирователь временной диаграмм подключенный к анализатору пиапазонов час тоты вращени  и регистру пам ти,алгебравеский сумматор частот вращени  и скольжени , соединенный с датчиком час тоты вращени ,-преобразователем кода в частоту скопнжени  и задатчиком режима работы электродвигател , выход задатчика режима работы электродвигател  дополнительно соединен с блоком заани  кода частоты сколоьжени , введен енератор регулируемой опорной частоты, лок задани  кода частоты скольжени  ыполнен в виде посто нного программиуемого запоминающего блока, а преобазователь кода в частоту скольжени  ыполнен в виде делител  частоты с пееменным коэффициентом делени , реализующим функциюг I - L 5 2 частота генератора регулиру емой опорной частоты; код на выходе посто нного программируемого за помина к щего блока; разр дность делител  с переменным коэффициентом делени , при этом выход генератора регулируемой опорной частоты соединен с вторым входом преобразовател  кода в частоту, скольжени . С целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  управлени  несколькими двигател ми с улучшенным токораспределением между двигател ми в регул тор частоты дл  асийхронного т гового электропривода введен мультиплексор, посто нно программируемый запоминающий блок содержит индкн видуальные регистры пам ти по числу управл емых двигателей, а формирователь временной диаграммы нар ду с основным выходом, на котором формируютс  импульсы частоты 1 , снабжен двум  дополнительными выходами, где формируютс  инверсные между собой сигналы частоты /2, и шестью информационными выходами , при этом датчики частоты вращени  каждого двигател  подключены к входам мультиплексора, остальные входы которого соединены с основными и дополнительными выходами формировател  временной диаграммь,. а выход мультиплексора соединен с анализатором диапазонов частоты вращени , первый и второй информационные выходы формировател  временной диаграммы подключены к индивидуальным регистрам пам ти, третий и четвертый - к анализатору диапазонов частоты вращени , а п тый и шестой - к регистру пам ти кода частоты вращени , выходы индивидуальных регистров пам ти соединены с соответствующими преобразовател ми кода в частоту скольжени . На фиг. 1 представлена блок-схема регул тора частоты дл  асинхронного т .гового эпекгропривода; на фиг. 2-го же, применительно к двухдвигатепьному приводу; на фиг. 3 - нелинейна  зависимость ic (ih кусочно-ступенч/ата  аппроксимаци ; на фиг. 4 - временна диаграмма работы предлагаемого регуп тора частоты.

Регул тор частоты асинхронного т гового электропривода содержит последовательно соединенные датчик 1 частоты вращени  двигател , анализатор 2 диапазонов частоты вpaщeниЯj регистр 3 пам ти кода частоты вращени , посто нный программируемый запомишющий блок 4, преобразователь 5 кода в частоту скопьжени  и алгебраический сумматор 6 частот вращени  и скольжени . Выход датчика 1 частоты вращени  подключен также к второму входу сумматора б, дополнительные входы анализатора 2 диапазонов и регистра 3 пам ти подключены к выходам формировател  7 временной диаграммы , а дополнительный вход преобразовател  5 кода в частоту скольжени  подключен к генератору 8 плавно регу- лируемой частоты. Задатчик 9 режима соединен с дополнительным входом сумматора 6 частоты вращени  и сколыкени  и с посто нным программируемым запоминающим блоком .4.

Регул тор частоты двухдвигательного асинхронного т гового электропривода (фиг. 2) помимо указанных блоков содержит мультиплексор 10, а посто нный программируемый запоминающий блок 4 содержит два индивидуальных регистра 11 пам ти, формирователь 7 временной диаграммы снабжен основным ш ходом 12, на котором формируютс  импульсы частоты Ьц, и дополнительными выходами 13 и 14, где формируютс  инверсные между собой сигналы частоты i|yv/2, и шестью информационными выходами 152О , при этом датники 1 частоты вращени  каждого двигател  подключены к входам мультиплексора 10, остальные входы которого соединены с основным выходом 12 и дополнительными выходами 13 и 14 формировател  7 временной диаграммы, а выход мультиплексора 10 соединен с анализатором 2 диапазонов частоты вращени , первый и второй ин формационные выходы 15 и 16 формировател  7 временной диаграммы подключены к индивидуальным регистрам 11 пам ти, третий и четвертый информационные выходы 17 и 18 указанного формировател  - к анализатору 2 диапазонов частоты вращени , а п тыйои шестой информационные выходы 19 и 20 - к регистру 3 пам ти кода частоты вращени , выходы индивидуальных регистров 11 пам ти соединены с соответствующими преобразовател ми 5 кода в частоту скольжени .

Устройство работает следующим образом .

В течение фиксированного интервала времени, задаваемого формирователем 7 временной диаграммы анализатор 2 диапазонов частоты вращени -, выполненный на базе двоичного счетчика, считает импульсы частоты 11, , поступающие на его вход от датчика 1 частоты вращени . В конце указанного интервала времени код на выходе анализатора 2 диапазонов, пропорциональный частоте вращени  двигател , по команде формировател  времённой диаграммы записываетс  в регистр 3 пам ти кода частоты вращени , представл ющего собой совокупность D -триггеров, после чего счетчики анализатора 2 обнул ютс , и начинаетс  новый цикл измерени .

Код частоты вращени  Kj, и сигнал задани  режима поступают на вход посто нного програмк шруемого запоминающего блока 4, определ   адрес, по которому записан код частоты скольжени  с ) соотЬетствуюидий измеренному значению частоты вращени  i (фиг. 3). Весь объем пам ти посто нного программируемого запоминающего блока разделен на два сегмента, в одном из которых записана требуема  зависимость ig (t ) дл  т гового режима, а в другом - дл  тормозного. Тот или иной сегмент выбираетс  сигналом задани  режима. Посто нный программируемь1й запоминающий блок 4 представл ет собой электрически программируемое (путей пережигани  перемычек) устройство с объемсм пам тиМхт где N - число записанных слоев; гп - разр дность каждого слова. В данном случае чвспо дискретных знача йий ipj , на которое разбит весь диапазон изменени  частоты вращенда i (фиг. 3), с учетом двух режимов работы равно М /2, а разр дность кода частоты скольжени  равна iri . Таким образом, при выборе посто нного программируемого запоминающего блока с соответствующим объемом Пам ти, а также при с,оответствующей разр дности счетчиков анализатора диапазонов и регистра пам ти кода частоты вращеии  требуемые функциональные зависимости д (i) могут быть реализовань с любой заданной точностью. Преобразоватепь 5 кода в частоту скольжени  представп ет собой делите пь частоты с переменным коэффициентом депени , обеспечивающий преобразование опорной частоты i , поступающей на его вход от генератора 8, и кода частоты скольжени  Kg , поступающего с выхода посто нного программируемого запоминающего бпока 4, в частоту скопьгжени  15 в соответствии с соотношением f - k(4) 5 2 где h - разр дность депитеп  с пере .менным коэффициентов делени . Частота скольжени  ig с выхода преобразовател  5 поступает на вход апгебграического сумматора 6 частот, где в зависимости от сигнала задани  режима суммируетс  с частотой fp (в т говом режиме) или вычитаетс  из нее (в тормозном режиме). Выходной сигнал сумматора 6t поступает в сиетему управлени  преобразовател частоты , питающего асинхронный двигатель. При управлении несколькими двигател ми , например двум , регул тор частоты работает следующим образом. Формирователь 7 временной диаграмМЬ1 , состо щий из задающего генератора стабильной частоты Ig , делител  частоты и распределител  импульсов, вырабатывает на раздельных выходах послегдовательности пр моугольных импульсов частотой i (Т, , i А;i i А2 поступающие на вход имультиплексора 10 (фиг.4). .Им пульсы последовательности {д, и инверсны друг относительно друга, а их частоты д м/2 На другие входь мультиплексора 10Поступают последобательности пр моугольных импульсов частотой хгч и f fz с датчиков 1 частоты вращений. В течение положительного полупериод частоты Тд,( производитс  анализ импул сов частоты вращени  i./ . При этом в течение положительного полупериода частоты 1|у мультиплексор 10 пропускает на вход анализатора. 2 диапазонов импул сы .частоты Тр, .которые считаютс  счетчиком анализатора диапазонов, и к концу положительного полупериода частоты l/rt на выходе анализатора 2 диапазо нов формируетс  код KI . В течение от рицательного полупериода частоты i (v п хождение импупьсов 1(, на вход анализатора 2 диапазонов блокируетс  и прои водитс  обработка полученного кодаКгч под управлением формировател  7 време ной диаграммы. Выходной распределитель формироваел  временной диаграммы представл ет обой сдвоенный дешифрато{ -мультиплэксор У 4. Диаграмма.его выходных импульсов, инхронизированных с работой задающего енератора, представлена на фиг. 4. При D О производитс  запись кода Kf в регистр 3 пам ти, дл  чего выход D формировател  7 временной диаграмы подключен к входу регистра 3 пам ти. При 2 °° О производитс  запись кода астоты скольжени  K , сформированного на выходе посто нного программируемого апоминающего блока 4, в регистр 11 па ти кода частоты скольжени  первого двигател , дл  чего выход D формировател  7 временной диаграммы подключен к ьходу регистра 11 пам ти первого двигател . При Од О или по переднему фронту И1лпульса частоты i |v производитс  обнуление счетчиков анализатора 2 диапазонов , после чего схема готова к анализу импульсов. частоты вращени  второго двигател  Iг2 Этот анализ происходит в течение положительного полупериода частоты f д. При этом аналогично описанному выше в течение положительного полупериода чаототы4;у в анализаторе диапазонов происходит счет импульсов частоты I и формирование кода   в течение отрицательного полупериода частоты if последовательно производ тс : запись кода К PQ в регистр 3 пам ти, дл  чего выход Ем формировател  7 временной диаграммы подключен к входу регистра 3 пам ти; запись кода .частоты скольжени  2 сформированного на выходе посто нного программируемого запоминающего блока 4, в регистр 11 пам ти кода частоты скольжетш  второго двигател , дл  чего выход Е2 формироватетга 7 временной диаграммы подключен к входу регистра 11 пам ти второго двигател ; обнуление счетчиков анализатора 2 диапазонов при или по переднему фронту импульса часч-оты тд , после чего схема вновь готова к анализу импупьсов частоты f В индивидуальных регистрах 11 пам ти коды , преобразуютс  в соответствии с выражением (4) в соответст ствующие значени  частоты скольжени  TS и f 2 При этом благодар  индивигдуальным генераторам опорных частот О И 02 подключенным к входам преобразователей 5, по вл етс  возможность индивидуального воздействи  на частоту скольжени  каждого двигател  в функции управл ющих сигналов U и ии1|г что позвоп ет в случае необходимости улучшать токораспредепевке между отдельными двигагеп ми либо ппавно умень . шать скопьженю отдельных двигателей в режиме боксовани . Тем самым повышаетс  использование т говых свойств тран спортного средства. В индивидуальных сумматорах 6 частот (фиг. 2) происходит алгебраическое суммирование частот f и 52. с соответствующими частотами ip и 1 р2 дл  получени  выходных сигналов i {1 t поступающих в скотемы управлени  индивидуальных преобразователей частоты, питающих асинхрон ные двигатели. Использование в системе многодвигательного привода мультиплексного разделенного во времени режима наксмплени  и обработки информации от отдельных датчи ков позвол ет существенно уменыийть аппаратурные затраты на реализацию управл ющих и регулирующих устройств привода . В регул торе частоты при любом чи(ле двигателей используютс  следующие общие функциональные узлы: формирователь временной диаграммы, мультиплексор с числом каналов, равным числу двигателей , анализатор диапазонов, регистр пам ти кода частоты вращени , посто нный программируемый запоминающий блок (ППЗБ). Использование единого посто нного программируемого запоминающего блока дл  всех двигателей существенно упрощает настройку регул торов частоты при массовом производстве, так как принципиально отсутствует разброс параметров нелинейных зависимостей, реализуемых различными регул торами. Согласование характеристик регул торов с параметрами отдельных двигателей при .f ;бросе последних сводитс  при этом лшиь к перестройке индивидуальных генераторов опорной частоты о Таким образом, предлагаемое устройство обладает универсальностью, поскол гку дл  использсфашш его в различных приводах или дл  управлени  двигател ми с различными параметрами структура,, функциональные св зи и схемотехническое исполнение основных узлов регул тора остаютс  без изменени , измен етс  лишь информаци , записываема  в ППЗБ. Введение в схему регул тора генератора плавно регулируемой опорной частоты to позвол ет, как следует из (4), плавно измен ть в щироких пределах уровень задаваемой частоты скольжени  g , что может быть использовано как лри наладке привода, так и дл  управлени  частотой скольжени В функции управл ющего сигнала Uy (фиг. 1), поступающего из системы автоматического регулировани  привода. В рассмотренном регул торе по сравнению с известным сумматор 6 частот обеспечивает суммирование (вычитание ) лишь двух, а не трех частот, что позвол ет упростить схему сумматора. Таким образом, введение в схему регул тора частоты асинхронного т гового привода генератора регулируемой опорной частоты, посто нного программируемого запоминающего блока позвол ет достигнуть высокую точность реализации требуемой зависимости частоты скольжени  от частоты вращени  ротора при возможности ПЕИвного регулировани  частоты скольжени  в широких пределах, а также использовать в системах многодвигательного привода, где улучшаетс  токораспредепение между отдельными двигател ми при уменьшении аппаратурных затрат .

/г/ (Pi/.J

/

Claims (2)

1. РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ДЛЯ АСИНХРОННОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА с заданием частоты скольжения двигателя в функции частоты его вращения, содержащий последовательно соединенные датчик частоты вращения, анализатор диапазонов частоты вращения, регистр памяти кода частоты вращения, блок задания кода частоты скольжения и преобразователь кода в. частоту скольжения, формирователь временной диаграммы, подключенный к анализатору диапазонов частоты вращений и регистру памяти, алгебраический сумматор частот враше- . ния и скольжения, соединенный с датчиком частоты, вращения, преобразователем кода в частоту скольжения и задатчиком режима работы электродвигателя, выход задатчика режима работы электродвигателя дополнительно соединен с блоком задания кода частоты скольжения, отличающийся тем, что,, с целью уменьшения аппаратурных затрат, . повышения точности регулирования и получения возможности плавной перестройки характеристик регулирования без изменения структуры регулятора, введен генератор регулируемой опорной частоты, блок задания кода частоты скольжения выполнен в виде постоянного программируемого запоминающего блока, а преобразователь кода в частоту скольжения g выполнен в виде делителя частоты с переменным коэффициентом -деления, реализующим функцию * £ -ίθ υ .

*S 2^{й K}S’':

где £₀ - частота генератора регулируемой опорной частоты;

_z Kg - код на выходе постоянного программируемого запоминающего - блока;

П - разрядность делителя с переменным коэффициентом деления, при этом выход генератора регулируемой опорной частоты соединен с вторым входом преобразователя кода в частоту скольжения.

фи? f

2. Регулятор по π. 1, о т п и ч а взад и й с я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей · путем обеспечения управления несколькими двигателями с улучшенным токораспреде— пением между двигателями, введен мультиплексор, постоянный программируемый запоминающий блок содержит индивидуальные регистры памяти по числу управляемых двигателей, а формирователь временной диаграммы снабжен двумя дополнительными выходами и шестью информационными выходами, при этом датчики, частоты вращения каждого двигателя подключены к входам мультиплексора, остальные входы которого соединены с основным и дополнительными выходами формирователя временной диаграммы, а . -выход мультиплексора соединен с анализатором диапазонов частоты вращения, первый и второй информационные выходы ’формирователя временной диаграммы подключены к индивидуальным регистрам памяти, третий, четвертый - к анализатору диапазонов частоты вращения, а пятый и шестой - к регистру памяти кода частоты вращения, выходы индивидуальных регистров памяти соединены с соответствующими преобразователями кода в чаототу скольжения.