SU1495973A1

SU1495973A1 - Электропривод с частотно-токовым управлением

Info

Publication number: SU1495973A1
Application number: SU874329540A
Authority: SU
Inventors: Борис Михайлович Боченков; Игорь Владимирович Гутенберг; Леонид Викторович Музалевский; Станислав Владимирович Нечаев; Леонид Васильевич Смоляр; Семен Львович Рояк
Original assignee: Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Автоматизации Тяжелого Металлорежущего Оборудования
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1989-07-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике, а именно к частотно-управл емым электроприводам на базе синхронных двигателей, и может быть использовано в промышленных системах воспроизведени движений, в которых определ ющими требовани ми вл ютс бесконтактность привода, надежность и точность, например в приводах металлорежущих станков. Целью изобретени вл етс упрощение электропривода путем сокращени числа каналов формировани гармонических сигналов.В электропривод с ч астотно-токовым управлением введены блок 13 преобразовани и переключени кода, блок 14 выборки-хранени и формирователь 15 импульсов выборки. При этом напр жени задани фазных токов синхронного двигател 1 формируютс с использованием только одного одноканального формировател 12 гармонических сигналов с одним цифроаналоговым преобразователем 11 и одним посто нным запоминающим устройством 10. Указанный формирователь подключаетс попеременно к усилителю 2 фазных токов и к датчику 3 положени в функции частоты генератора 4 опорной частоты. 3 ил.

Description

Изобр.етение относитс к электроехнике , а именно к частотно-управ емым электроприводам на базе синхронных двигателей, и может быть использовано в пpo lыпшeнныx системах воспроизведени движений, в которых определ ющими требовани ми вл ютс бесконтактность привода, надежность и точность, например в приводах ме JQ таллорежущих станков, моделирующих стендов и т.д.

Цель изобретени - упрощение элек- тропривода путем сокращени числа каналов формировани гармонических |5 сигналов.

На фиг.1 представлена функцио- нальна схема электропривода с частотно-токовым управлением; на фиг,2- схема блока преобразовани и пере- 20 ключени кода; на фиг.З - схема формировани импульсов выборки; на , фиг.4 - эпюры сигналов в узловых точках электропривода.

.Электропривод с частотно-токовым 25 управлением содержит синхронный двигатель 1 (фиг.1), обмотки которого подключены к выходам усилите- л 2 фазных токов, датчик(3 положени , ротор которого механически сое- 30 динен с ротором синхронного двигате- л 15 генератор 4 опорной частоты, к выходу которого подключен счетчик 5, задатчики 6 и 7 реактивной и ак-, тивной составл ющих тока двигател , блок 8 вьщелени модул , фазосмещаю- щий блок 9 и последовательно соединенные посто нное запоминающее устройство 10 и цифроаналоговьй преобразователь 115 образующие формиро- 40 ватель 12 гармонических сигналов

При этом первые входы блока 8 выделени модул и фазосмещающего блока 9 подключены к выходу задатчика 7 активной составл ющей тока двигател .

Выход задатчика 6 реактивной составл ющей тока двигател подключен к второму входу блока 8 выделени модул , соединенного выходом с опорным входом цифроаналогового преобразова- тел 11, а второй вход фазосмещающего блока 9 подключен к выходу датчика 3 положени .

В электропривод введены блок 13 преобразовани и переключени кода с информационным и управл ющим входами , блок 14 выборки-хранени с ин- формационным входотч, четырьм управл ющими входами и двум napaivn-i

50

5 0 5 0

0

выходов и формирователь 15 импульсов выборки с двум входами и четырьм выходамиэ подключенными к соответствующим управл ющим входам блока 14 выборки-хранени .

При этом выход счетчика 5 подключен к информационному входу блока i 3 . преобразовани и переключени кода, управл ющий вход которого объединен С первым входом формировател 15 импульсов выборки и подключен к выходу генератора 4 опорной частоты. Выход блока 13 преобразовани и переключени кода подключен к входу посто нно- го запоминающего,устройства 10 Второй вход формировател 15 импульсов выборки подключен к выходу фазосме- щающего блока 9, Выход цифроаналогового преобразовател 11 соединен с информационным входом блока 14 вы I ;борки-хранени , перва пара выходов которого подключена к соответствую- щим управл ющим, входам, усилител 2 фазнысх токовJ а втора пара выходов к соответствующим входам датчика 3 положени .

Блок 13 преобразовани и переключени кода содержит два логических элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 16 и 17 (фиг.2) и два элемента И-НЕ 18 и 19. При этом первые входы элементов ИС1СЛЮЧА1ОДЕЕ ИЛИ 16 и 17 образуют информационный вход указанного блока 13. -Второй вход элемента 16 объединен с первым йходом элемента 18 и образует управл ющий в;код блока 13, Выход элемента 18 подключен к второму входу элемента 175 .соединенного выходом с входом элемента 19, выход которого и объединенные между собой выход элемента 16 и второй вход элемента 18 образуют выход блока 13 преобразовани и переключени кода.

Формирователь 15 импульсов выборки содержит п ть элементоа И-НЕ 20-24 (фиг.З) с Первый вход форм1-фовател 15 образован входом указанного элемента 20, а второй вход - объединенными между собой первыми входами элементов 21 и 23.

Второй вход элемента 21 объединен с входом элемента 20, а второй вход элемента 23 с выходом элемента 20. Вход,-,элемента 22 подключен к выходу элемента ,215 а вход злем-ента 24 к выходу элемента 23.

Первый вход формировател 15 и вы™ ход элемента 20 образуют первую пару

управл ющих выходов формировател 15, а выходы элементов 22 и 24 вторую пару управл ющих выходов формировател 15.

Усилитель- 2 фазных токов представл ет собой многофазный усилитель напр жений, охваченный пофазно жесткой отрицательной обратной св зью по выходному току и может быть выполнен , например, на базе непосредственного преобразовател частоты.

В качестве задатчиков 6 и 7 могут быть использованы любые регулируемые источники .напр жени , в лростейшем случае в виде потенциометров,подключенных к шинам питани .

Блок 8 выделени модул реализует, например, зависимость извлечени кор

н квадратного из суммы квадратов входных сигналов.

Фазосмещающий блок 9 может быть вьшолнен из последовательно соединенных суммирующего компаратора и формировател импульсов.

Блок 14 выборки-хранени может иметь четыре однотипных устройства выборки-хранени , информационные входы которых объединены, а две пары выходов предназначены соответственно дл подключени к усилителю 2 фазных токов и датчику 3 положени

На эпюрах сигналов (фиг.4) обозначены сигнал Рд на выходе генератора опорной частоты 4 с периодом Т, сигналы F, , F

N-l

FN а

выходах соответствующих разр дов счетчика 5; сигналы FJij.,, F на выходах блока 13; напр жение U на выходе формировател гармонических сигналов Т2; напр жение и дл питани одной из первичных обмоток датчика положени 3; сигнал S на выходе фазосмещающего блока 9j сигнал S. на выходе формировател 15; напр жение U на первом выходе блока 14 выборки-хранени .

Электропривод с частотно-токовым управлением работает следующим образом .

Обмотки синхронного двигател 1 питаетс токами от усилител 2 фазных токов. Датчик 3 положени , в качестве которого используетс электрическа машина типа вращающего трансформатора , работает в режиме фазовращател .

В блоке 13 преобразовани и переключени кода выполн ютс одновременно функции регистра сдвига и мультиплексора . Здесь код F(t), а именно два его старших разр да F , и F,, преобразуютс в функции FO таким образом , что дл цифрового N-разр дно- го кода F (t) выполн ютс услови :

F4t) F(t) при Г„ 0; ,

10

TN F (t) F(t - -i--)

при .

5

0

5

Это означает, что два старших разр да кода на выходе блока 13 измен ют свое значение один раз в полупериод сигнала Fj, и соответственно с частотой 2fд измен ютс адреса слов,-записанных в посто нном запоминающем устройстве 10 по заданной таблице переключений. Б устройстве 10 записаны, например, предварительно затабулированные значени косинуса . Аналогично смене адресов на входе устройства 10 измен ютс закодированные значени косинуса на его выходе, а также на выходе цифроаналогового преобразовател 11, где код преобразуетс в аналоговый сигнал.

Амплитуда сигнала на выходе преобразовател 11 определ етс выражением

и

m

К

+ и

г

5

где и

Q

UDнапр жени задани активной и реактивной составл ющих тока, поступающие с выходов задат- чиков 6 и 7.

Дл выходного сигнала преобразовател 11 выполн етс условие

и,и,

и COS

2l(f t При

F 0« f о t

cos

(2Ff t - -2f)

sin 2fff t при FO 1

и

m

где

N 0

5

частота импульсов старшего разр да на выходе счетчика 5.

В блоке 14 выборки-хранени происходит демультиплексирование выходного сигнала преобразовател 11. Напр жени питани дл датчика 3 положени вырабатываютс по сигналу F, поступающему на вход формировател t5. При этом один из входов датчика 3 подключаетс к выходу формировател 12 синусоидальных сигналов когда ,

а вход другого - когда F(,1, На выходе датчика 3 получают

,, (),

;Где К - коэффициент трансформации; в - угол, равный механическому : углу между осью первичной : обмотки датчика 3, питаю- I щийс напр жением U j ; и.sin ZfTfujt, и осью выход ; ной обмотки, I Напр жение U, поступает на первый Вход фазосмещающего блока 9, в кото- :ром получает смещение на угол

, К-г KiUe : -) arcs in ---- ,

К

и.

1где K,j, Kj - весовые коэффициенты по входам блока 9.

ттKl 1

При вьтолнении услови --- --К

Ki

|угол -v полностью определ етс напр - фени ми задани U, U, так как

UQ, UQ

и.

arcsin

К

м +UQ

2К1Г+б+т В моменты времени tc -г::т-,-

7( I

где К 0,1,2,3..., т.е. в моменты смены знака алгебраической суммы входньк напр жений фазосмещающего блока 9 с отрицательного на положи- тельный, на выходе его формируетс опросный импульс S. В формирователе 15 при наличии импульса S формируютс импульс управлени Sj. при Fj,0 и

S g при .

Чтобы формирование импульсов управлени происходило всегда, независимо от временного положени переднего фронта опросного импульса по оношению к фронтам сигналов F и F,

длительность опросного импульса выбираетс больше периода сигнала F.

На выходах блока 14 формируютс следуницие задани дл фазных токов двухфазного двигател 1:

(2П . U/ir 9irf.,

Uj vziir ,- (6 + -i-ZKI);

u,u,sin (2frf,-2gl-e-il)

N

Un, sin (e + 5.+2Kff).

5

Q 5

0

5

п

35

40

45

55

В случае применени га-фазного двигател 1 соответственно т-фазным выполн етс усилитель 2 фазных токов, а блок 14 снабжаетс преобразователем числа фаз.

Таким образом, введение в электропривод блока преобразовани и переключени кода, блока выборки-хранени и формировател импульсов выборки позвол ет формировать напр жени задани фазных токов с использованием только одного одноканального формировател гармонического сигнала с одним цифроаналоговым преобразователем и одним посто нным запоминающим устройством, в которое может быть записана люба синусоидальна функци , что в сравнении, с известным решением определ ет упрощение электропривода .

Claims

Формула изобретени

Электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, фазные обмотки которого подключены к выходам усилител фазных токов, датчик положени , ротор которого механически соединен с ротором синхронного двигател , генератор опорной частоты, к выходу которого подключен счетчик, задатчики реактивной и активной составл ющих тока двигател , блок выделени модул , фазосмещающий блок и последовательно соединенные посто нно запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь , образующие формирователь гармонических сигналов, при этом первые входы блока выделени модул и фазосмещающего блока подключены к. выходу задатчика активной составл ющей тока двигател , выход задатчика ре активной составл ющей тока двигател подключен к второму, входу блока вьщелени модул , соединенного выходом с опорным входом цифроаналогово- го преобразовател , а второй вход фазосмещающего блока подключен к выходу датчика положени , отличающийс тем, что, с целью упрощени , введены блок преобразовани и переключени крда с информационным и управл ющим входами, блок выборки-хранени с информационным входом , четырьм управл ющими входами и двум парами выходов и формирователь импульсов выборки с двум вхо- , дами и четырьм выходами, подключенными к соответствующим управл ющим входам блока выборки-хранени , при этом выход счетчика подключен к информационному входу блока преобразовани и переключени кода, управл ющий вход которого объединен с лервым йходом формировател импульсов выбор-, ки и подключен к выходу генератора опорной частоты, выход блока преоб- раэовани и переключени кода подключен к входу посто нного запоми

кающего устройства, второй вход формировател импульсов выб9рки - ,к выходу фазосмещающего блоки, а выход , цифроаналогового преобразовател соединен с информационным входом блока выборки-хранени , перва пара выходов которого подключена к соответствующим управл ющим входам усилител фазных токов, а втора пара выходов - к соответствующим входам датчика положени .

н-2 FO

16

W

Физ.2

Фие.З

olллшгnшllшгjшnллnлшшшгnшшлllnnгl t

«UTJrnJTJTJTJTnrinnjTn Л t

Л1

Ff.f

X

1

flt ллJ ллnJ1Jшnллл ШIпrшп г t

plnnnn nnnni umnn ПППП1

ФиеЛ