SU1317634A2 - Частотно-управл емый синхронный электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  улучшение пусковых характеристик. Указанна  цель достигаетс  введением в частотно-управл емый синхронный электропривод RS-триггера 15, D-триггера 16, формировател  17 импульсов двух логических схем ИЛИ 18, 19, схемы 20 начальной установки, мультивибратора 21, делител  22 частоты и логической схемы И 23. Введение указанных блоков обеспечивает автоматическое введение в синхронизм синхронного двигател  1 при пуске. 2 ил. (Л сриг.1 N)

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к частотно-управл емым электроприводам на базе син- кронных двигателей, и может быть использовано дл  регулировани  скорост и момента на валу двигател  с высоко точностью.

Цель изобретени  - улучшение пусковых характеристик путем автоматического введени  в синхронизм синхронного двигател .

На фиг.1 представлена функдиональ на  схема.частотно-управл емого синхронного электропривода; на фиг.2 - зависимость момента от угла.

Частотно-управл емый синхронный электропривод содержит синхронный двигатель 1, к обмоткам статора ко- торого подключены выходы регулируемого источника 2 тока, датчик 3 углового положени , установленньй навалу синхронного двигател  1, блок 4 задани  амплитуды тока статора, формирователь 5 импульсов, два счетчика 6 и 7, каждый из которых снабжен входом дл  предварительной установки кода, входом записи и суммирующим входом, два посто нных запоминающих блока 8 и 9, запрограммированных по синусоидальному закону, два цифроана- логовых умножител  10 и 11 и сумматор 12. При этом датчик 3 углового положени  выполнен в виде фотоэлектрического частотно-импульсного преобразовател  с выходом 13 грубого отсчета, подключенным к входу формировател  5 импульсов, и выходом 14 точного отсчета. Выходы счетчиков 6 и 7 подключены к входам соответствующих посто нных запоминающих блоков 8 и 9, выходы которых соединены с цифровыми входами цифроаналоговьк умножителей 10 и 11 соответственно. Аналоговые входы цифроаналоговых умножителей 10 и 11 объединены между собой и подключены к выходу блока 4 задани  а.мплитуды тока статора. Выходы цифроаналоговых умножителей 10 и 11 непосредственно и через сумма- тор 12 подключены к соответствующим управл ющим входам регулируемого источника тока 2.

В частотно-управл емьй синхронный электропривод введены RS-триггер 15, D-триггер 16, дополнительный формирователь 17 импульсов, две логические схемы или 18 и 19,, схема 20 на чальной установки, мультивибратор 21

делитель 22 частоты с тактирующим входом и входом сброса и четырехвхо- дова  логическа  схема И 23. Датчик 3 углового положени  снабжен дополнительными трем  выходами 24-26 точного отсчета. При этом перва  логи ческа  схема ИЛИ 18 подключена по первому входу и выходу между вькодом формировател  5 импульсов и объединенными между собой входами записи счетчиков 6 и 7. Втора  логическа  схема ИЛИ 19 подключена по первому входу и выходу меж,цу выходом 14 точного отсчета датчика 3 углового положени  и объединенными между собой суммирующими входами счетчиков 6 и 7. Дополнительные выходы 24 и 25 точного , отсчета датчика 3 углового положени  подключены к соответствующим

входам RS-триггера 15, выход которого соединен с D-входом D-триггера. Дополнительньй выход 26 точного отсчета датчика 3 углового положени  подключен к входу синхронизации Dтриггера 16, пр мой выход которого через дополнительный формирователь 17 импульсов соединен с вторым входом первой логической схемы ИЛИ 18.

Четыре входа логической схемы И 23 подключены соответственно к инверсному выходу D-триггера, выходу мультивибратора 21, выходу делител  22 частоты и выходу схемы 20 начальной установки . Выход логической схемы

И 23 соединен с вторым входом второй логической схемы ИЛИ 19. Входы сброса D-триггера 16 и делител  22 часто- ты подключены к выходу схемы 20 на- чальной установки, а вьпсод мультивибратора 21 - к тактирующему входу делител  22 частоты.

В качестве датчика 3 угл ового положени  использован фотоэлектрический частотно-импульсный преобразователь , имеющий два канала точного отсчета и канал грубого отсчета (начала отсчета). Сигнал начала отсчета с выхода 13,.повтор ющийс  через каждый оборот растрового лимба датчика, дает возможность определить нулевое положение датчика. Первый канал точного отсчета имеет пр мой 14-и инверсный 24 выходы, а второй канал пр мой 25 и инверсный 26 выходы.

I

Частотно-управл емый синхронный

электропривод работает следующим образом .

, 313

при подключении электропривода к питающей сети схема 20 начальной ус .тановки вызывает сигнал на выходе D-триггера 16 ,. . 0. Сигнал с выхода, формировател  1,7 импульсов в момент установки в О триггера 16 через схему ИЛИ 18 записывает в счет .чики б и 7 значени  N ( и N (/Ьтр + 2 ТГ /3), соответствующие требуемой ориентации намагничивающей силы (и.с.) статора двигател  1 при его заданном максимальном моменте, если ротор двигател  находитс  в положении Начало отсчета . Однако в момент включени  ротор двигател  1 ориентирован произвольным образом, поэтому действующий на него момент имеет произвольные величину и знак. Под действием этого момента и статического момента нагрузки ротор двигател  может развивать скорость в каком-либо направлении или находитс  в исходном положении . Направление вращени  ротора анализируетс  при помощи триггеров 15 и 16, -св занных с выходами фотоэлектрического частотно-импульсного преобразовател  3. Сигналы на выходах последнего описываютс  выражени ми:

и (Zwt);

и, sign (Z cot );

U26 5; . .

U,.

где Z - число импульсов на одном из выходов преобразовател  3 за оборот вала;

О - углова  скорость вала двигател  .

При вращении двигател  на пр мом выходе D-триггера 16 в момент по влени  фронта сигнала с выхода 26 формируетс  сигнал U,g , завис щий от

знака угловой скорости ротора:

и

(6

1, при со о О, при СО О.

Таким образом, при пуске двигател  1 значение сигнала на пр мом выходе триггера 16 одинакового как в случае неподвижного ротора двигател  1, так и в случае его вращени  в обратном направлении U

0.

,-fc 0)

в то же врем  сигнал на инверсном выходе D-триггера 16 U. 0,-fc 0)

17634-4

разрешает прохождение импульсов с .мультивибратора 21 на выход логической схемы И 23. Следовательно, через логичес.кие схемы И 23 и ИЛИ 19 имс пульсы с выхода мультивибратора 21 проход т на суммирующие входы счетчиков 6 и 7, что вызывает быстрое изменение их выходного кода со значений Ng , /которые опреtO дел ли угол ртр вектора н.с. статора, на величину uN f, Т (где fj, - частота мультивибратора 21; 1 - половина периода сигнала на выходе дeлvIтeл  частоты 22)..

f5 Величина uN и определ ет , перемещение результирующего вектора

- 2 н.с. статора на угол Лр п

ст макс к iN,(где N - объем счетчика

оС т М СД И С ,

20 6 по отношению к продольной оси ротора , что соответствует изменению момента двигател  согласно его угловой характеристике.

На прот жении следующего полупе25 риода Т22 сигнала с выхода делител  22 частоты вектор н.с. неподвижен относительно статора, и на ротор двигател  1 действует момент М М(R „ +

1 кач + i ), соответствующий новому значе30 ниш угла / / ка1 +

В процессе последовательного изменени  угла (3 результирующий вектор н.с. статора занимает положение относительно продольной оси ротора в

35 зоне /3 jf ,c(j. , обозначенной на фиг.2 , . . При этом двигатель 1 развивает момент, больший максимального статического момента нагрузки, а значит, динами40 ческий момент синхронизации лМ,. М - М макс двигател  имеет заданный знак и обеспечивает разгон двигател . -При малых углах поворота, соответствующих нескольким импульсам

45 с выхода датчика 3 углового положе-. ни , следует считать динамический момент двигател  посто нным, а его движение - равноускоренным.

Величина динамического (синхроки50 зирующего) момента в процессе поша- .гового изменени  угла на величину  вл етс  минимальной дл  случа  / ± /2:

55 ЛМ, M,,.sin(W2 - - P-ku(,c/2) - ,

где р - число пар полюсов двигател  1;

513

. k 1 дл  СД с возбуждением на

роторе и k 2 дл  СРД. Выбор соотношени  л /2 и коэффициента пересчета 22 делител  22 частоты из услови 

(КС

f

N

ст. МО КС

позвол ет обеспечить при пуске двигател  синхронизирующий момент

ЛМ,,„ М - Мс.ллакс син.ммн.

За врем  Т, , когда вектор н.с. статора зафиксирован, под действием момента и М.,., ротор двигател  долСиН

жен повернутьс  на угол IT/Z, который соответствует последовательному по влению двух импульсов на каждом из выходов фотозлектрического частотно- импульсного преобразовател  3, Это вызывает изменение сигнала на пр мом выходе D-триггера 16, свидетельствующего о синхронизации электродвигател .

Полага  движение ротора в интервале времени Т равноускоренным, можно определить необходимую длитель- . ность зтого интервала:

О (--i Z

ЛМсин,

Чг -)

ИН. МО КС

а следовательно, и частоту мультивибратора 21:

71

N,, 2-т

22

В результате разгона двигател  сигналы на выходе D-триггера 16 принимают значени : U, 1, U,g 0. Такие сигналы вызывают прекращение импульсов с выхода схемы И 23. Однако импульсы с выхода 14 частотно-им- пусльного преобразовател  3 проход т через логическую схему ИЛИ 19 на суммирующие входы счетчиков 6 и 7. Это ведет к пошаговому изменению угла вектора н.с. статора в неподвижной системе координат на величину, равную углу поворота ротора, а значит, происходит дальнейший разгон двигател  в синхронном режиме под действием момента ДМсц, .

При прохозвдении продольной оси ротора через нулевое положение на выходе начала отсчета 13 по вл етс  сигнал, который  вл  сь обработанным формирователем 5 импульсов, поступает на вход логической схемы ИЛИ 18

76346

и далее подаетс  на входы записи счетчиков 6 и 7, обеспечива  запись на выходы счетчиков кодов N (ртр) N ( +21Г/3), соответствующих за- 5 данному моменту М, двигател . Следовательно , осуществл етс  автоматическа  ориентаци  вектора н.с. статора относительно продольной оси ро- тора и обеспечиваетс  работа двига- Ш тел  в определенной точке его угловой характеристики.

Непосредственна  св зь выхода схе- - мы 20 начальной установки с входом /5 логической схемы И 23 предотвращает по вление импульсов на суммирующих входах счетчиков 6 и 7 на врем  формировани  выходного сигнала схемы 20 .

/1 Таким образом обеспечиваетс  автоматическое введение в синхронизм синхронного двигател  при пуске, что обеспечивает улучшение пусковых характеристик часто тно-упр авл емого 25 синхронного электропривода.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Частотно-управл ег.1Ый синхронньш

   электропривод по авт.св. № 1112521, отличаю щийс тем,что, с Целью улучшени  пусковых характеристик за счет автоматического введени  в синхронизм синхронного двигател , введены RS-триггер, D-триггер, дополнительный формирователь импульсов, две логические схемы ИЛИ, схема начальной установки, мультивибратор, делитель частоты с тактирующим дом и входом сброса и ч.етырехвходо- ва  логическа  схема И, а датчик углового положени , выполненный в виде фотоэлектрического частотно-импульсного преобразовател , снабжен допол г нитепьными трем  выходами точного отсчета, при этом перва  логическа  схема ИЛИ подключена по первому входу и выходу между выходом основного формировател  импульсов и объединен Q ньв-ш между собой входами записи счетчиков , втора  логическа  схема ИЛИ подключена по первому входу и выходу меладу основным выходом точного отсчета датчика углового положени  и

   ее объединенными между собой суммирующими входами счетчиков, первый и второй дополнительные выходы точного от- , счета датчика углового положени  подключены к соответствующим входам RS35

   713

   триггера, выход которого соединен с D-входом D-триггера, третий дополнительный выход точного отсчета датчика углового положени  подключен к входу синхронизации D-триггера, пр мой выход которого через дополнитель- ньй формирователь импульсов соединен с вторым входом первой логической схемБ ШТИ, четыре входа логической схемы И подключены соответственно к

   34.8

   инверсному выходу,D-триггера, выходу мультивибратора, выходу делител  частоты и выходу схемы начальной установки ,, а выход логической схемы И

   соединен с вторым входом второй логической схемы ИЛИ, входы сброса D-триггера и делител  частоты подключены к выходу схемы начальной установки , а выход мультивибратора - к

   тактирующему входу делител  частоты.

   м,

   махе

   с Макс

   ..Мсин.нин.

   ZJf/

   фиг.1

   Редактор Л.Пчолинска 

   Составитель А.Жилин

   Техред М.Ходанич Корректор А.Ильин

   Заказ 2433/54Тираж 660 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4