SU1510061A2 - Частотно-управл емый электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, а именно к автоматизированному электроприводу, и может быть использовано в приводах подачи металлорежущих станков и других механизмов. Целью изобретени   вл етс  увеличение электромагнитного момента и максимальной частоты вращени  электродвигател  путем регулировани  угла опережени  β коммутации тока. С этой целью в устройство введены дешифратор 17, мультиплексор 10, реверсивный счетчик 9, генератор пилообразного напр жени  21, выпр митель 30, пороговый элемент 31, элемент сравнени  32, формирователь импульсов сдвига 22, позвол ющие измен ть угол β в зависимости от сигнала тахогенератора 2 по закону, приближающемус  к оптимальному как в двигательном, так и тормозном режимах. 1 ил.

Description

СП

а

N)

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к автоматизированному электроприводу, может быть использовано в приводах подачи т желых металлорежущих станков и других механизмов и  вл етс  усовершенствованием изобретени  по авт.св. № 1330725 Целью изобретени   вл етс  увеличение электромагнитного момента и максимальной частоты вращени  электродвигател  путем регулировани  угла опережени  /9 коммутации тока в обмотках двигател .

На чертеже представлена фуикцио- нальна  блок-схема частотно-управл емого электропривода.

Устройство содержит синхронный двигатель 1, гахогенератор 2 и датчи 3 углового положени , установленные на валу синхронного двигател  1, управл емый источник 4 тока, выходы которого подключены к статорным об- моткам синхронного двигател  1, регул тор 5 скорости, подключенный одним входом к выходу задатчика 6 скорости , а другим - к выходу тахогенера- тора 2, формирователь 7 гармонически сигналов, выполненный со счетчиками 8 и 9 на входе, мультиплексором 10, двум  блоками 11 и 12 посто нной пам ти и двум  цифро-аналоговыми умножител ми 13 и 14, вькоды которых образуют выходы формировател  7 гармонических сигналов, при этом цифровые входы цифро-аналоговых умножителей 13 и 14 подключены к выходам соответствующих блоков 11 и 12 посто нной пам ти, а аналоговые входы соединены с аналоговыми входами переключате- лей 15 и 16 пол рности сигнала и с одним входом дешифратора 17 режима работы и подключены к выходу регул тора 5 скоростей. Входы блоков 11 и 12 посто нной пам ти подключены к вы ходу мультиплексора 10, управл ющий вход которого соединен с выходом дешифратора 17 режима работы, а цифровые входы соединены с выходами счетчиков 8 и 9. Суммирующие и вычитающие входы счетчиков 8 и 9 попарно соединены между собой и подключены к соответствующим выходам первого управл емого коммутатора 18, кодовые входы счетчиков 8 и 9 соединены между собой и подключены к выходу дешифратора 19 кодов. Управл ющий вход счетчика 8 объединен с входами триггера 20 режима работы, генератора

0 0 с

0

5

21пилообразного напр жени  и формировател  22 импульсов сдвига и подключен к выходу формировател  23 импульсов , а управл юпщй вход счетчика 9 подключен к выходу формировател 

22импульсов сдвига.

Выход триггера 20 режима работы подключен к управл ющим входам второго 24 и третьего 25 управл емых коммутаторов .

Кодовые выходы датчика 3 углового положени  подключены к соответствующим входам дешифратора 26 кода, формировател  23 импульсов и к кодовым входам соответствующих переключателей 15 и 16 пол рности сигналов.

Первый частотно-импульсный выход датчика 3 углового положени  подключен к первому входу блока 27 определени  направлени  вращени , к среднему ВЫВОДУ первого управл емого коммутатора 18 и к второму входу генератора 21 пилообразного напр жени . Второй частотно-импульсный выход датчика 3 углового положени  подключен к второму входу блока 27 определени  направлени  вращени ., выход которого соединен с управл кнцими iвходами первого управл емого коммутатора 18 и дешифратора 19 кодов.

Переключаемые вьгооды второго уп равл емого коммутатора 24 подключены соответственно к выходу первого переключател  15 пол рности сигнала и к выходу первого цифро-аналогового умножител  13. Переключаемые выводы третьего управл емого коммутатора 25 подключены соответственно к выходу второго переключател  16 пол рности сигнала и к выходу второго циф- ро-аналог ового умножител  14.

Средние выводы второго 24 и третьего 25 управл емых коммутаторов подключены к соответствующим управл ющим входам управл емого источника 4 тока , в котором применены реверсивные шестиимпульсные тиристорные преобразователи 28 и 29, работающие как преобразователи частоты с непосредственной св зью.

Вход выпр мител  30 объединен с вторым входом дешифратора 17 режима работы и подключен к выходу тахоге- нератора 2. Выход выпр мител  30 соединен с входом порогового элемента 31, выход которого соединен с вторым входом элемента 32 сравнени , первый вход которого подключен к выходу генератора 21 пилообразного напр жени  а третий вход предназначен дл  подключени  к клемме регулируемого напр жени  смещени . Выход элемента 32 сравнени  соединен с вторым входом формировател  22 импульсов сдвига.

Частотно-управл емый электроприво работает следующим образом.

Датчик 3 углрвого положени  уста- навливаетс  на валу электродвигател  1 с двум  статорными обмотками, смещенными пространственно на 90 эл. град, таким образом, что кодовые сигналы Q1 и Q2 датчика 3 совпадают п фазе с электродвижущими силами (ЭДС) наводимыми вращающимс  полем ротора в статорных .обмотках двигател  1, и дают, таким образом, информацию о- пол$фности ЭДС в обмотках в функции углового положени  ротора двигател  1. Сигнал Up регул тора 5 скорости  вл етс  функцией задатчика 6 скорое ти и сигнала жесткой отрицательной обратной св зи по скорости двигател  1, снимаемой с тахогенератора 2. При вращении двигател  формирователь 23 импульсов формирует по фронту и срез каждого из кодовых сигналов Q 1 и Q 2 короткие импульсы f, которыми про- изводитс  запись соответствующей выходной информации дешифратором 19 кодов о положении ротора двигател  в реверсивный счетчик 8. На выходах счетчика 8 содержитс  периодически повтор юща с  кодова  информаци  Nj о текущем угловом положении ротора двигател  1, значение которой мен етс  дискретно с приходом импульса с первого частотно-импульсного выхода датчика 3 углового положени  на счетный вход счетчика 8, причем счетный вход + или - выбираетс  блоком 27 определени  направлени  вращени  в зависимости от направлени  вращени  ротора двигател  1. Работа счетчика 8 синхронизируетс  по реальному положению ротора путем параллельной записи в счетчик 8 кодовой информации с выхода дешифратора 19 кодов.

Линейно измен ема  кодова  информаци  реверсивного счетчика 8 поступает на вход А мультиплексора 10 и при отсутствии запрещающего сигнала выхода дешифратора 17 режима работы, т.е. при работе без введени  угла опережени  а коммутации тока, передаетс  на выход мультиплексора 10, а затем преобразуетс  запрограммиро

jg ) 5 , 20 25 зо 35

40

45

50

55

ванными блоками 11 и 12 посто нной пам ти в два измен ющихс  по синусоидальному и косинусоидальному законам сигнала, которые поступают на вые входы гщфро-аналоговых умножителей lA и 13, на аналоговые входы которых подаетс  выходной сигнал Up регул тора 5 скорости. На выходах цифро-аналоговых умножителей формируютс  гармонические сигналы с амплитудой , равной модулю выходного сигнала Up регул тора 5 скорости, которые  вл ютс  задающими токовыми сигналами и и Ug дл  реверсивных ти- ристорных преобразователей 28 и 29 регулируемого источника 4 тока, на входы которых они поступают через коммутаторы 24 и 25. На раздельных выходах регулируемого источника 4 тока , питающих статорные обмотки двигател  1, создаютс  токи гармонической формы с регулируемой амплитудой, синхронизированные ЭДС, наводимыми в соответствующих обмотках статора вращающимс  полем ротора двигател  1. Дешифратор 17 режима работы определ ет по пол рности выходных сигналов Up и и,.- режима работы двигател  (двигательный или тормозной) и осу-, ществл ет логическим сигналом на выходе выбор режимам работы мультиплексора 10. В двигательном режиме обеспечиваетс  работа формировател  7 гармонических сигналов от сигнала fjj. , т.е. мультиплексор 10 передает на вход блоков 11 и 12 оперативной пам ти информацию со счетчика 9, и гармонические сигналы U и Ug формируютс  с опережающим ЭДС холостого хода двигател  углом в , а в тормозном режиме мультиплексор 10 передает информацию со счетчика 8 (по сигналу ЕЗО) и гармонические сигналы формируютс  с углом опережени  .

Работа электропривода в тормозном режиме с углом опережени  вызвана тем, что при опережающем угле /i знак реактивного момента измен етс  на противоположный, что привело бы к существенному уменьшению результирующего тормозного момента и в конечном счете уменьшило бы быстродействие привода.

При работе привода на вход выпр мител  30 поступает реверсивный си)- . нал тахогенератора 2, а с выходе выпр мител  30 отрицательный однопо- л рный сигнал, пропорциональный напр жению тахогенератора, поступает на вход порогового элемента 31 . С выхода порогового элемента 31 сигуал на второй вход элемента 32 сравнени  проходит только при достижении приводом заданной начальной скорости ш , определ емый порогом срабатывани  элемента 31. Пороговый элемент 31 выполнен на базе усилител  с ре- гулируе мым резистором в цепи обратной св зи. Изменением сопротивлени  резистора мен етс  степень наклона графика зависимости угла опережени  /9 от частоты вращени . Величина угла опережени  /э определ етс  сигналом на выходе элемента 32 сравнени , на входах которого сравниваютс  сигнал порогового элемента. 31, сигнал генератора пилообразного напр жени  и сигнал напр жени  смещени  U . Изменением величины напр жени  смещени определ етс  начальный угол опережени  Генератор 21 гтилообразно- го напр жени  формирует напр жение пилообразной формы с-неизменной амплитудой и вьтолнен на двух последовательно соединенных счетчиках с коэффициентом пересчета 64, на счетный вход первого из них поступают частотно-импульсные сигналы f, датчика 3 углового положени , а сброс счетчиков до нул  производитс  импульсом fJO с выхода формировател  23 импульсов. Частота выходных сигналов генератора 21 пилообразного напр жени  зависит от частоты вращени  двигател  1, т.е. от частоты сигналов f-,, а амплитуда выходного

напр жени  посто нна  и не зависит

от частоты вращени  двигател  1, Формирователь 22 импульсов сдвига выполнен на D-триггерах и предназначен дл  формировани  коротких импульсов по фронту сигнала сдвига, длительность которого определ ет угол опережени  /5 коммутации тока. При по влении нулевого сигнала сдвига на выходе элемента 32 сравнени  по переднему фронту сигнала формируетс  импульс сдвига f jc который подаетс  ;на вход записи информации счетчика 9. При отсутствии сигнала сдвига на вход записи информации счетчика 9 поступает сигнал fjo

Таким образом, предложенное вы- полнение узла регулировани  угла опе

режени  коммутации тока /з позвол - .ет увеличить электромагнитный момент и максимальную частоту вращени  за счет более оптимального соотношени  кривой тока и противо-ЭДС вращени .

Формула и 3 обретени 

Частотно-управл ембш электропривод по авт. св. № 1330725. о т л и- чающийс   тем, что, .с целью повышени  момента и максимальной частоты вращени  электродвигател , введены дешифратор режима работы, мультиплексор, реверсивный счетчик, генератор пилообразног о напр жени , выпр митель, пороговый элемент, элемент сравнени  и формирователь импульсов сдвига, при этом вход выпр мител  объединен с вторым входом дешифратора режима работы и подключен к выходу тахогенератора, выход выпр мител  соединен с входом порогового элемента, один вход генератора пилообразного напр жени  подключен к частотно-импульсному выходу датчи- к а углового положени , а второй вход объединен с входом формировател  импульсов сдвига и подключен к . выходу формировател  импульсов, выход генератора пилообразного напр жени  соединен с входом элемента сравнени , второй вход которого подключен к вькоду порогового элемента, а третий вход - к клемме регулируемого напр жени  смещени , выход элемента сравнени  соединен с входом формировател  импульсов сдвига, выход которого подключен к управл ющему вхоДу записи счетчика, суммирующие и вычитающие входы которого подключены к соответствующим выводам первого управл емого коммутатора, а кодовые входы-счетчика подключены к кодовым выходам дешифратора кода, кодовые выходы счетчика - к второму кодовому входу мультиплексора, первые кодовые входы которого соединены с кодовыми выходами счетчика формировател  гармонических сигналов, управл ющий вход мультиплексора соединен с выходом дешифратора режима ра-. боты, первый вход которого подключен к выходу регул тора скорости, а кодовый выход мультиплексора подключен к входам блоков посто нной пам ти.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Частотно-управляемей электропривод по авт. св. № 1330725, о т л ичающийс я тем, что, с целью повышения момента и максимальной частоты вращения электродвигателя, введены дешифратор режима работы, мультиплексор, реверсивный счетчик, генератор пилообразного напряжения, выпрямитель, пороговый элемент, элемент сравнения и формирователь импульсов сдвига, при этом вход выпрямителя объединен с вторым входом дешифратора режима работы и подключен к выходу тахогенератора, выход выпрямителя соединен с входом порогового элемента, один вход генератора пилообразного напряжения подключен к частотно-импульсному выходу датчика углового положения, а второй вход объединен с входом формирователя импульсов сдвига и подключен к выходу формирователя импульсов, выход генератора пилообразного напряжения соединен с входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу порогового элемента, а третий вход - к клемме регулируемого напряжения смещения, выход элемента сравнения соединен с входом формирователя импульсов сдвига, выход которого подключен к управляющему вхоДу записи счетчика, суммирующие и вычитающие входы которого подключены к соответствующим выводам первого управляемого коммутатора, а кодовые входы счетчика подключены к кодовым выходам дешифратора кода, кодовые выходы счетчика - к второму кодовому входу мультиплексора, первые кодовые входы которого соединены с кодовыми выходами счетчика формирователя гармонических сигналов, управляющий вход мультиплексора соединен с выходом дешифратора режима работы, первый вход которого подключен к выходу регулятора скорости, а кодовый выход мультиплексора подключен к входам блоков постоянной памяти.