SU562049A1 - Чатотно-регулируемый электропривод с широтно-импульсной модул цией - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к частотно-регулируемым электроприводам на основе двигателей переменного тока со статическими преобразовател ми , имеющи.ми  вно выраженное звено посто нного тока, и может быть использовано, в частности, дл  систем с повышенными требовани ми к равномерности вран,ени  двигателей , минимальному уровнго магнитного шума , точной остановки в заданных угловых положени х вала двигател .

Известны нриводы с ниротно-импульснон модул цией , в которых система управлени  предусматривает трехфазный задающий генератор на разностных частотах с фильтрами несущих частот в каждой фазе и три модул тора на основе генератора пилообразного напр жени  и трех фазных компараторов.

Недостатком таких электроприводов  вл етс  неидентичность напр жений в его фазах или даже несимметри  этих напр укений но лолупериодам, что объ сн етс  разбросо.м параметров фильтров трехфазного генератора и неидеальностью компараторов. Эти причины обуславливают, в свою очередь, неравномерность вращени  двигателей и наличие посто нных намагничивающих составл ющих, поэтому основна  задача, преследуема  при создании систем с щиротно-импульсной модул цией , оказываетс  не вполне достигнутой.

Наиболее близкой к изобретению ио технической суишостн  вл етс  система с посто нным коэффициенто.м модул ции 2.

Структура такого электропривода нар ду с

об зательными дл  любой системы подобного тина двигателем, инвертором, задатчиком частоты вращени  и задатчиком напр л ени , содержит трехфазный узел опорной высокой частоты с генератором шестикратной, по отноineinuo к onopnoii, частоты; три фазных стробоскопнческих узла, комбинирующих один из сигналов узла опорной частоты и сигнала задатчнка частоты вращени ; единый дл  всей системы щиротно-импульсный модул тор, управл емый задатчиком напр жени ; три фазных логических узла управлени  инвертором, ко.мбинирующих сигналы от ШНМ и от фазного стробоузла. Така  система вырабатывает щиротно-людулированное напр жение,

«гладка  составл юща  которого .модулирована по пр моугольпому закону, причем частота гладкой составл ю1:цей равна разности опорной частоты и частоты задатчика частоты , а амплитуда определ етс  задатчиком напр жени  посредством широтно-имнульсного модул тора.

Недостатками этой системы  вл ютс  несинусоидальность гладких составл ющих выходного напр жени  и, следовательно, неравномерность вращени  привода и ухудщение оегулировочиых возможностей управлени  его движением в силу дискретного характера вращени  вектора питающего напр жени  и намагничивающего пол . Дл  улучщени  регулировочных характеристик предлагаемого электропривода в него введены фазовый дискриминатор, перемножитель с фильтром и дополиительпый общий д;1Я всех фаз широтно-импульсный модул тор, причем входы фазового дискриминатора включены между задатчиком частоты и генератором 6-кратной частоты, входы перемножител  переключены к выходу фазового дискриминатора и задатчика напр жени , а второй модул тор подключен входом к выходу перемножител , а выходом--ко всем фазным логическим узлам, что позвол ет обеспечить практически синусоидальную форму -гладкой составл ющей напр жени  инвертора. На фиг. 1 дана структурна  схема описываемого электропривода; на фиг. 2 - диаграмма его работы. Электропривод состоит из двигател  1 переменного тока, трехфазного мостового инвертора 2 на транзисторах или тиристорах и системы 3 управлени , котора , в свою очередь, содержит опорный генератор 4 с трехфазным узлом опорных частот, задатчик 5 частоты , фазные стробузлы 6, 7 и 8, основной широтно-импульсный модул тор 9 с задатчиком 10 напр жени  и логические фазные узлы 11, 12 и 13 управлени . Кроме того, система содержит фазовый димкриминатор 14, перемножитель 15 с фильтром и дополнительный щиротно-импульсный модул тор 16. Оба модул тора 9 и 16 имеют общий тактовый генератор 17 сигнала пилообразной формы. Опорный генератор 4 подключен к входу трехфазного узла 18,  вл ющегос  замкнутым регистром сдвига. Задатчик 5 частоты вращени  подключен к входам каждого из стробузлов 6, 7 и 8, а ко второму входу каждого из стробузлов 6, 7 и 8 подключен соответствующий выход узла 18 опорных частот. Каждый из стробузлов 6, 7 и 8 по выходу совместно с выходом модул тора 9 подключен к входам фазных логических узлов 11, 12, 13 управлени . Кроме того, генератор 4 и задатчик 5 подключены к входам фазового дискриминатора 14, а его выход совместно с выходом задатчика 10 подсоединен к перемножителю 15. В свою очередь, перемножитель 15 через дополнительный широтно-импульсный модул тор 16 подключен к логическим фазным узлам 11, 12 и 13. На фиг. 2 диаграммы 19, 20, 21 соответствуют сигналам от логических выходов стробузлов 6, 7 и 8; на диаграмме 22 показаны совместно сигналы задающего генератора 17, (модул торов 9 и 16) и сигнала задатчика 10 напр жени ; диаграмма 23 - сигнал основного модул тора 9; диаграмма 24 - сигнал задающего генератора 17 (модул торов 9 и 16) и сигнала перемножител  15; диаграмма 25 - сигнал дополнительного модул тора 16; диаграммы 26, 27, 28 - выходные сигналы логических узлов И, 12, 13; диаграм.ма 29 - одно из трех линейных напр жений .мостового инвертора 2. Электропривод работает следующим образом . Стробузлы 6, 7 и 8 ко.мбинируют сигналы «высокой частоты от узла 18 и задатчика 5 и вырабатывают трехфазную систему напр жений 19, 20, 21 пр моугольной формы с частотой , равной разности ко.мбинируемых входных частот узла 18 и задатчика 5. Основной щиротно-имнульсный модул тор 9 сравнивает сигналы задатчика 10 напр жени  и сигнал генератора 17, сочетание которых соответствует диаграмме 22, и вырабатывает щиротно-и.мпульсный сигнал 23, поступающий на все фазные логические узлы 11, 12 и 13 управлени . Фазовый дискриминатор 14 вырабатывает импульсы пр моугольной формы, длительность которых определ етс  интервала.ми вре.мени между моментами поступлени  импульсов от генератора 4 6-кратной опорной частоты и задатчика 5 частоты вращени . Перемножитель 15 имеет два входа, на один из которых,  вл ющийс  как бы входом питани , поступает непрерывный сигнал от задатчика 10 напр жени , а на другой, импульсный, вход поступает сигнал от дискриминатора 14. При этом сигнал на выходе фильтра перемножител  15 определ етс  «фазой сигнала задатчика 5 ча-стоты и измеи етс  при вращении двигател  по пилообразному закону с частотой, в 6 раз большей частоты питани  двигател , а его амплитуда пропорциональна сигналу задатчика 10 напр жени . Сочетание сигналов перемножител  14 и генератора 17 соответствует диаграмме 24. Этот сигнал преобразуетс  дополнительным модул тором 16 в соответствующую последовательность импульсов 25, которые поступают на фазные логические узлы 11, 12 и 13. Каждый из фазных логических узлов И, 12, 13 выполн ет следующие логические функции: при наличии импульса от дополнительного модул тора 16 они комбинируют сигналы от соответствующего узла 6, 7 или 8 стробопреобразовани  и от модул тора 9 таким образом, что при наличии импульса от модул тора 9 повтор етс  сигнал от соответствующего стробузла 6, 7, 8, а при наличии паузы тот из сигналов стробузлов 6, 7, 8, который в данный момент противофазен двум остальны.м, инвертируетс . При этом все линейные напр жени  инвертора 2 оказываютс  в момент паузы сигнала от модул тора 9 равными нулю, так как все ключи катодной (и анодной) групп инвертора имеют одинаковые состо ни . При наличии паузы от донолнительного моул тора 16 сигнал того стробузла, который ереключилс  по низкой рабочей частоте поледним (что фиксируетс  взаимными логичекими св з .ми между стробузлами), инвертиуетс  за исключением интервалов времени, оБпадаюп-1,их с паузами от основного модул ора .

Благодар  описанным логическим функци м фазных узлов 11, 12, 13 управлени  их входные сигналы 26, 27, 28 имеют вид последовательностей широтно-модулированных импульсов , промодулированных по специальному кусочно-линейному закону. Линейные напр жени  инвертора 2, одно из которых соответствует диаграмме 29, имеют вид симметричных импульсных последовательностей. Гладкие составл ющие линейных выходных наир жеНИИ  вл ютс  ломаными кривыми, в которых горизонтальные участки длительностью 1/6 периода по рабочей частоте чередуютс  с участками линейного изменени  длительностью 1/3 периода. Така  кусочно-ломана  функци  практически совпадает с синусоидой, поскольку гармоники 3-го пор дка в ней отсутствуют, а составл ющие 5-го и 7-го пор дка составл ют 4% и 2% от основной соответственно.

Таким образом, благодар  данному изобретению , достигаетс  сочетание полезных технических качеств, отсутствующее у известных электроприводов с широтно-импульсной модул цией:

точность регулировани , идентичность работы инвертора по фазам и полупериодам;

упрощение устройства благодар  использованию общих дл  всех фаз модул торов;

простота управлени , плавность регулировани  частоты и напр жени ;

практически синусоидальность формы гладких составл ющих выходного напр лсени .

Claims (2)

1.А. с. Сандлер, Ю. М. Гус цкий. «Тиристорные инверторы с щиротно-импульсной модул цией дл  управлени  асинхронными двигател ми . Энерги , М., 1968, стр. 72-92.

2.Е. И. Усыщкин, В. Ш. Зельдин. «Типова  структура синхронного электропривода профессионального съемочного аппарата. Журнал Техника кино и телевидени , № 12, 1972 (прототип).

IB21

-ЛAAЛЛЛЛЛЛ A7 A7V Л7V Л,

ППППППППППППППППП

2J -

АЛЛАА7 ЛАЛЛЛЛААЛААЛ ,,

л in ППП ППП ППП ППП ППП ПГ.,

5

ПППП

гь

ПППП

П 0 П

27

П П П П П

гзмшппши

29

П П П 0 П

.-f

П П ,,

пппппп

тгоппитт