SU1411912A2

SU1411912A2 - Электропривод переменного тока с бесконтактным тахогенератором

Info

Publication number: SU1411912A2
Application number: SU864181211A
Authority: SU
Inventors: Борис Михайлович Боченков; Игорь Владимирович Гутенберг; Леонид Викторович Музалевский; Станислав Владимирович Нечаев; Семен Львович Рояк; Леонид Васильевич Смоляр
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт; Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Автоматизации Тяжелого Металлорежущего Оборудования
Priority date: 1986-12-04
Filing date: 1986-12-04
Publication date: 1988-07-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в металлорежущих станках, моделирующих стендах. Целью изобретени вл етс расширение диапазона регулируемых частот вращени путем устранени пульсаций в выходном напр жении измерительного синхронного генератора. Указанна цель достигаетс введением в электропривод переменного тока с бесконтактным тахогенератором переключающего узла 17, блока 18 управлени , устройства 16 выборки хранени с ком 15 управлени . Переключающий узел включен между формирователем 7 управл ющих сигналов и коммутатором 4. Благодар этому исключаютс пульсации в напр жении на выходе синхронного генератора 3, используемого в качестве бесконтактного тахогенератора. 5 ил. § Ш

Description

сс.

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к частотно-управл емым , электроприводам, построенным на базе машин переменного тока и бесконтактных тахогенераторов, может быть использовано, например, в металлорежущих станках, моде лир зпощих стендах и вл етс усовершенствованием изобретени по авт.св. № 1336189.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона регулируемых частот вращени путем устранени пульсаций в выходном напр жении измерительного синхронного генератора.

На фиг,1 изображена функциональна схема электропривода переменного тока с бесконтактным тахогенератором; на фиг.2 - эпюры напр жений, по сн ющие работу блока управлени устройством выборки и хранени и устройства выборки и хранени ; на фиг.З - то же, по сн ющие работу делител частоты, блока сдвига и блока управлени ком- татором} на фиг,4 - то же, по сн ющие работу коммутатораf на фиг.5 - то же, по сн клцие возможнос гь по влени пульсаций в измер емом напр жении .

Электропривод переменного тока соцержит двигатель 1 переменного тока (фиг.1), индуктивный датчик 2 положе- |ни и бесконтактный тахогенератор в ввде синхронного генератора 3, механически св занные с валом двигател .

коммутатор 4, последовательно соеди- Ценные генератор 5 и блок 6 согласо- Ьани частот, последовательно соеди- Иенные формирователь 7 управл к цих Ьигналов с трем входами и усилитель 8 фазных токов, выходы которого под- (слючены к фазным обмоткам двигател 1, К информационнь1М входам коммутато |за 4 подключены обмотки синхронного Генератора 3. Выход блока б согласо- бани частот подключен к входу дат- йика 2 положени , Первьй вход форми- :{)овател 7 соединен с выходом датчи- ka 2 положени ,

Электропривод содержит также пер- делитель 9 частоты, задатчик 10 (Сигнала коррекции, фазосдвигающий $лок 11 с двум входами, блок 12 уп- |(|авлени коммутатором с управл ющим и информационным входами, а также последовательно соединенные второй Делитель 13 частоты и блок 14 сдвига подключенный выходом к информационному входу блока 12 управлени , уп

5

0 5

о

5

Q С

Q

равл ющий вход которого соединен с выходом фазосдвигающего блока 11. Выход блока 12 управлени подключен к управл ющему входу коммутатора 4, входы делителей 9 и 13 частоты соединены с выходом генератора 5, Выход делител 9 частоты подключён к третьему входу формировател 7. Первый вход фазосдвигающего блока 11 соединен с выходом задатчрша 10 сигнала коррекции, а второй вход - с выходом датчика 2 положени , В электропривод переменного тока введены последовательно соединенные блок 15 управлени устройством выборки и хранени , устройство 16 выборки и хранени и переключающий узел 17 с двум информационными и управл ющими входами, а также блок 18 управлени переключающим узлом 17, Выход коммутатора 4 подключен к входу блока 18 управлени , к первому информационному входу переключающего узла 17 и к информационному входу устройства 16 выборки и хранени . Вход блока 15 управлени подключен к обмоткам синхронного генератора 3, а выход переключающего узла 17 соединен с вторым входом формировател 7,

В качестве переключаннцего узла 17 и устройства 16 выборки и хранени могут быть использованы серийно выпускаемые микросхемы.

Блок 15 управлени может быть выполнен из т-идентичных каналов, состо щих из суммирующего компаратора и формировател импульсов, причем выходы формирователей импульсов объединены по схеме ИЛИ-НЕ, входами блока 15 управлени вл ютс входы суммирующих компараторов, а выходом - выход элемента ИЛИ-НЕ.

Блок 18 управлени состоит из последовательно соединенных выпр мител и суммирующего компаратора с двук выходами, причем на первый вход компаратора подано эталонное напр жение, а второй его вход соединен с выходом выпр мител . Входом этого блока вл етс вход выпр мител , а выходом - выход компаратора.

Все эпюры фиг.2-5 приведены дл случа , когда число пар полюсов двигател 1, синхронного генератора 3 и датчика 2 положени равно трем, двум и одному соответственно, а число фаз синхронного генератора равно трем.

Причиной по влени пульсаций в измер емом напр жении синхронного генератора 3 может вл тьс возникновение угловых ошибок в определении момен- тов переключений выходных трапецеидальных напр жений с одной фазы на другую. Из-за дискретности работы блока 12 управлени . Углова ошибка может быть рассчитана по следующей формуле:

%ш

- число пар полюсов измерительного синхронного генератора 3; Wgj - частота вращени ,

t - врем между соседними импульсами с выхода фазо- сдвигающего блока 11,

где Р,

2V

где W, ; , ;

Рд, - число пар полюсов положени .

тора 3 (фиг.2), тем самым исключаетс возникновение пульсаций в измер емом напр жении. Обмотки двигател 1 (в качестве которого используетс синхронный или асинхронный двигатель) питаютс от усилител 8. На валу двигател 1 установлен датчик 2 положени . Генератор 5 вьфабатывает пр моугольные импульсы (Up) с частотой f (фиг.За), которые поступают одновременно на входы делителей 9 и 13 частоты и блока 6 согласовани частот . На выходе блока 6 формируетс требуема двухфазна система напр жений дл обеспечени работы датчика 2 положени в режиме фазовращател . Частота этих напр жений равна s-s

Л исг

(где Рд и Р,. -- число пар полюсов со- соответственно двигател и измерительного синхронного генератора).

Выходное напр жение датчика 2 положени определ етс выражением (фиг.Зж)

Например, при Р,

йог

2, Р

f, 2 кГц, WIP 300 рад/с, 0,3 рад или 18.

АП

Возникновение пульсащй в измер ет мом напр жении с выхода коммутатора проиллюстрировано эпюрами, приведенными на фиг.5. Величина угловых ощи- бок пр мо пропорциональна частоте вращени и, начина с некоторой, ве- личина пульсаций может оказатьс недопустимой дл нормального функционировани электропривода.

Электропривод переменного тока .с бесконтактным тахогенератором работает следующим образом.

Внизу диапазона, начина с нулевой и до некоторой заданной частоты вращени , определ емой эталонным напр - жением на первом входе суммирующего компаратора в блоке 18 -управлени , переключакщий узел 17 подключает выход коммутатора 4 к второму входу формировател 7. При превышении нап- р жени тахогенератора U. над эталонным суммирующий компаратор мен ет свое состо ние, переключающий узел 17 отключает выход коммутатора 4 от второго входа формировател 7 и подклю- чает к нему выход устройства 16 выборки и хранени , в котором происходит выборка из и в моменты смены знака фазных ЭДС синхронного грнера

30

35 г

45 50 7 55 Uc , и„

,

.,sin( ,

Ы исг

где 6 - геометрический угол между осью первичной обмотки датчика 2 положени , питающейс напр жением U,

Uj.sin --(фиг.Зе), и осью

исг двигател 1.

Коэффициенты делени делителей 9 и 13 частоты равны соответственно

(РАН- РИ.Г ) и (Рдп Р). где РЛП - чис- ло пар полюсов датчика положени . Импульсы с выхода делител 13 частоты

fi

Ц

АЧ

с.частотой

РАП РА

(фиг.36) поступают на вход блока 14 сдвига, на выходе которого образуетс многофазна система пр моугольных импульсов Ugj. той же частоты (фиг.З ,в,г,д) , причем импульсы соседних фаз сдвинуты друг относительно друга на угол , определ емьй числом фаз синхронного генератора 3 и схемной реализацией коммутатора 4. Эти импульсы поступают на информационные входы блока 12 управлени . Напр жение Uj с выхода датчика 2 положени поступает на первый вход фазосдвигающего блока 11, который дл согласовани положений осей обмоток статора синхронного генератора 3 с ос ми входных обмоток датчика 2 положени , дополнительно смещают

фазу Ug на угол ct, вл ющийс функци ей напр жени U с выхода задатчика- 10, поступакщего на второй вход фазе- сдвигающего блока 11. В

РКСГ- Рл(Рдп -9 + об)

моменты tg

-, т.е. в моменты

и.(РАг1. 9

.. смены знака алгебраической суммы

входных напр жений фазосдвигающего блока 11с отрицательного на положи- :тельный,-на выходе указанного блока : 11 формируетс импульс , (фиг.Зз), ;поступающий на управл ющий вход блока 12 управлени . При этом в этом блоке записьшаетс информаци с выхода блока 14 сдвига (фиг.З и,к,и). После окончани импульса информаци на выходе блока 12 управлени , соответствующа моменту времени t., сохран етс до прихода следующего им-- пульса. Таким образом, на каждом из I выходов блока 12 управлени формиру- етс логический сигнал (фиг.4 г,д,е)

,

I Isii

Uy. signjsinC -- tj, A A

%),

где 1 - пор дковый номер выхода блока

12 управлени . i Таким образом фаза сигнала

св зана с углом поворота ротора коэф- :фициентом , учитываклд число пар ;полюсов синхронного генератора З, С I выхода блока 12 управлени сигналы |U поступают на управл ющие входы

;коммутатора Д, определ открытое или

закрытое состо ние его каналов. Горизонтальные участки трапецеидальных ЭДС 1 , Ijj Ij (вершины трапеций), соответствующих фазных обмоток синхронного генератора 3 (фиг.4а5б,в), подключенных к информационным входам коммутатора 4, передаютс на его выход при соответствующих сигналах Uy,- , которые вл ютс функци ми положени ротора.

Таким образом, выходное напр жение коммутатора 4, вл ющеес выходным напр жением тахогенератора U. , состоит из горизонтальных участков фазных трапецеидальных ЭДС синхронного генератора 3 (фиг.4ж) и величина его пр мо пропорциональна частоте вращени двигател 1.

Напр жение тахогенератора которое вл етс сигналом обратной св зи по частоте вращени двигател 1, поступает на второй вход формировател 7 через переключающий узел 17 либо непосредственно, либо через уст

ройство 16 выборки и хранени . На первьш вход формировател 7 поступает напр жение U с выхода датчика 2 положени , а на третий - напр жение с выхода делител 9 частоты с частотой

f(

р р , преобразуемое в этом блоке

в гармонический сигнал U, той же часI

тоты. в моменты времени t

/.nL

х9 , т.е. в моменты смены знака напр жени и из отрицательнбго на положительный , в формирователе 7 производитс запись напр жени Uj, соответствующего моменту времени t и хранение его до прихода следующего импульса . В результате формируютс сле- йукщие напр жени :

5

о -

5

0

5

0

5

и, sin p -p----to, дг

sin P.9;

Uj cos

An исг

to, cos .

с помощью этих зависимостей произ™ вод тс координатные преобразовани сигналов из системы координат, сУв - занной с ротором (в том числе сигнала задани момента, вл ющегос , функцией ошибки по частоте вращени ) в неподвижную систему координат, св занную со статором. Выходные напр жени формировател 7 вл ютс управ- ЛЯ1СЯЦИМИ сигналами дл усилител 8 фазных токов.

Таким образом, введеюте в электропривод переменного тока с бесконтактным тахогенератором переключающего узла, блока управлени переключающим узлом, устройства выборки и хранени и блока управлени устройством выборки и хранени с соответствующими св з ми обеспечивает исключение пульсаций в измер емом напр жении синхронного генератора, благодар чему повышаетс Точность формировани токов статора и расшир етс диапазон регу- лиpye {ыx частот вращени двигател переменного тока в сравнении с известным решением.

Claims

Формула изобретени

Электропривод переменного тока с бесконтактным тахогенератором по авт. св. № 1336189, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона регулируемых частот

вращени за счет устранени пульсаций в выходном напр жении измерительного синхронного генератора, введены переключающий узел с управл ющим и двум информационными входами, блок управлени переключающим узлом, устройство выборки и хранени с управл ющим и информационным входами и блок управлени устройством выборки и хранени ,Q при этом переключающий узел по первому информационному входу и выходу подключен между выходом коммутатора : и вторым входом формировател управ- л ющих сигналов, выход коммутатора

/.

Рис г

J

12

innnnnnnnng

подключен к входу блока управлени переключающим узлом и к информационному входу устройства выборки и хранени , управл ющий вход которого соединен с выходом блока управлени устройством выборки и хранени , вход которого подключен к выходу измерительного синхронного генератора, выход блока управлени переключающим устройством соединен с управл тцим входом переключающего устройства, а выход устройства выборки и хранени подключен к второму информационному входу переключающего устройства.

а

2Я Руст

в

1

а

i 5

УГГ

Фи&.5