Электропривод переменного тока

Электропривод переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВЧ"ОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСЗЩАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 i) 3321575/24- 07 (22) 20е07.81 (%6) 23,04 83. Seh. И 15 .(72) В.H.Sðîäîâñêèé, Е.С.Иванов, Ю.С.Сковорода-Лузин и В.Я.Туровский: (53) 621.316.718.05(088,8) . (56) 1, Аракелян R.K,, Афанасьев А.А, Чиликин И.Г. Вентильный электропривод с синхронным двигателем и зависимым инвертором. И,, "Энергия", : 197-7.. с. 13, 24.

2. Авторское свидетельство. СССР

М 604112, кл. H 02 Р 5/34, 22;04.75. (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОПРОВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержаций синхронный электродвигатель, регулируемый источник

g g Н 02 Р 5/34 H 02 P 7/42 питания, блок управления и формирователь опорных сигналов, выход которого через блок управления связан с входом регулируемого источника питания, фазные выходы которого соединены с фазнйми выводами синхронно" го электродвигателя, î t л и.ч. а " в-шийся тем, что, с целью расаирения функциональных возможностей, он снабжен измерителями напряжения асимметрии ротора, входы которых связаны с фазными выходами регулируемого источника питания и с фазными выводами синхронного электродви. гателя, а выходы - с входами формирователя опорных сигналов, 1014117

2. Электропривод по и. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что каждый измеритель напряжения асимметрии ротора снабжен измерителем приращений напряжения, формирователем интервала коммутации, узлом совпадения и блоком запоминания и сглаживания, подключенным к выходу узла совпадения с двумя входами, один вход которого соединен с измерителем приращений напряжения, а другой - с формирователем интервала коммутации, вход которого подключен к одному фаэному выходу регулируемого источника питания, к другим фаэным выходам которого подключены входы измерителя приращений напряжения, при этом выход блока запоминания и сглаживания образует выход измерителя напряжения асимметрии рото.ра.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе, когда решается задача управления синхронным электродвигателем, а установка на его валу датчика угла либо существенно усложняет конструкцию, либо просто. недопустима.

Известны электроприводы перемен ного тока, решающие задачи управления 10 синхронным электродвигателем без установки на его валу датчика угла.

Данный электропривод содержит регулируемый источник питания, схему управления регулируемым источником питания и измерители фазных ЭДС, входы которых связаны с фазными обмотками синхронного электродвигателя, а выходы подключены к входам схемы уп" равления, а выход схемы управления подключен к входу регулируемого источника питания (1 ). (.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности -. устройство работает только при скорости вала синхронного электродвигателя, существенно отличной от нуля. При нулевой скорости, когда фазные ЭДС синхронного электро3. Электропривод по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что формирователь опорных сигналов содержит коммутатор с двумя многофазными входами и одним многофазным выходом, синусно-косинусную матрицу на резисторах,и последовательно соединенные фаэорасщепитель, формирователь импульсов, делитель частоты,формирователь гармонических функций, снабженный дополнительным входом, и инвертор, причем выход синусно-косинусной матрицы на резисторах подключен к дополнительному входу формирователя гармонических функций, один многофазный вход коммутатора подключен к выходам формирователя гармонических функций, а другой - к выходу инвертора, а многофазный выход коммутатора образует выход формирователя опорных сигналов. двигателя равны нулю, управление электродвигателем не осуществляется, I . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элек" тропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель, измерители фазных ЭДС, формирователь фазных потокосцеплений, формирователь гармонических функций и регулируемый источник питания, выходы которого подключены к фазным обмоткам синхронного электродвигателя, а входы " к выходам формирователя гармонических функций, входы которого подключены к выходам формирователя фазных потокосцеплений, входы которого подключены к выходам измерителей фазных

ЭДС, входы которых связаны с фазными обмотками синхронного электродвига" теля (2 1.

Недостатком данного электропривода являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности длительной работы при нулевой скорости и необходимости использования синхронного двигателя с электромагнитным возбуждением, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за! О 14117

4S

$0

3 счет обеспечения длительной работы при нулевых скоростях и за счет применения синхронных электродвигателей с возбуждением от постоянных магнитов.

Указанная цель достигается тем, что электропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель, регулируемый источник питания, блок управления и формирователь опорных сигналов, выход которого через блок. управления связан с входом регулируемого источника питания, фазные выходы которого соединены с фаз ными выводами синхронного электродвигателя, снабжен измерителями напряжения асимметрии ротора, входы которых связаны .с фазными выходами регулируемого источника питания, и с фазными выводами синхронного электродвигателя, а выходы - с входами форми рователя опорных сигналов.

Кроме того, каждый измеритель напряжения асимметрии ротора снабжен измерителем приращений напряжения; формирователем интервала коммутации, узлом совпадения и блоком запоминания и сглаживания, подключенным к выходу узла совпадения с двумя входами, один вход которого соединен с измерителем приращений напряжения, а другой - с.формирователем интервала коммутации, вход которого подключен к одному фаэному выходу источника питания, к другим фазным выходам которого подключены входы измерителя приращений напряжения, при этом выход блока запоминания и сглаживания образует. выход измерителя напряжения асимметрии ротора.

При этом формирователь опорных сигналов снабжен коммутатором с дву" мя многофазными входами и одним многофазным выходом, синусно-косинусной матрицей на резисторах и последовательно соединенными фазорасщепителем, формирователем импульсов, делителем частоты,. Формирователем гармонических функций, снабженным дополнитель- ,ным входом, и инвертором, причем выход синусно-косинусной матрицы подключен к дополнительному входу формирователя гармонических функций, один мно" гофаэный вход коммутатора подключен к выходам формирователя гармонических функций, а другой - к выходу инвертора, а многофазный .выход коммутатора образует выход формирователя опорных сигналов, ф

На фиг. 1 изображена блок-схема электропривода переменного тока с синхронным электродвигателем; на фиг. 2 - то же измерителя напряжения асимметрии ротора, на фиг. 3 -. то же, формирователя опорных сигналов, на фиг. 4 - схема замещения синхронного электродвигателя; на. фиг. $ - циклограмма работы изме30 рителя напряжения асимметрии ротора на фиг. 6 - то же, формирователь опорных сигналов, Электропривод переменного тока . (фиг. 1) содержит синхронный электроI л двигатель 1 с ротором 2, блок управления 3, регулируемый источник питания 4, формирователь опорных сигнаfloe 5, измерители 6 напряжения асимметрии ротора. Фаэные выводы обмот20 ки электродвигателя 1 соединены с фазными выходами регулируемого источника питания 4. Входы каждого измерителя 6 напряжения асимметрии ро- . тора связаны с фазными выходами регулируемого источника питания 4. Выход каждого измерителя 6 напряжения асим метрии ротора подключен к соответствующему входу формирователя опорных сигналов 5, выход которого подключен к входу блока управления.3, выход которого подключен к входу- регулируемого источника питания 4.

Измеритель 6 напряжения асимметрии ротора (фиг. 2) содержит измеритель приращений напряжения 7, узел совпадения 8 с двумя входами, формирователь интервала коммутации 9, блок запоминания и сглаживания 10, .подключенный к выходу узла совпадения 8, один вход которого соединен с измерителем приращений напряжения 7, а другой — с формирователем интервала коммутации 9 вход которого подключен к одному фазному выходу регулируемого источника питания 4, к другим фазным выходам которого подключены входы измерителя приращений напряжения

7, при этом выход блока запоминания и сглаживания 10 образует выход изме" рителя напряжения асимметрии ротора.

Формирователь опорных сигналов 5 (фиг, 3) содержит коммутатор 11 с двумя многофазными входами и одним многофазным выходом, синусно-косинусную матрицу на резисторах 12 и последовательно соединенные фаэорасщепи тель 13, формирователь импульсов 14, делитель частоты 15, формирователь гармонических функций 16, снабжрн5 10!4 ный дополнительным входом, и инвертор

17, причем выход синусно-косинусной матрицы на резисторах 12 подключен к дополнительному входу формирователя гармонических Функций 16, один многофазный вход коммутатора 11 подключен к выходам формирователя гармонических функций !6, а другой - к выходу инвертора 17, а многофазный выход коммутатора 11 образует выход . формирователя опорных сигналов 5.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждение синхронного Электродвигателя 1 создается постоянным магнитом, расположенным на роторе 2 (фиг.1), Напряженность поля такова, что синхронный электродвигатель 1 находится в насыщении, Тем ..самым создается магнитная асимметрия ротора 20

2. Регулируемый источник питания 4; подключенный к фазам электродвигателя 1, работает в режиме непрерывных коммутаций фазных обмоток, При коммутации напряжения И„„(фиг. 5б) во 2З второй и третьей фазах будут наводиться ЭДС Ega@ Е „з(фиг. 4), Сумма этих ЭДС (фиг. 5в) пропорциональна синусу двойного угла поворота ротора 2 электродвигателя 1. На пер- Зо вый вход измерителя 6 напряжения асимметрии ротора поступает напряжение

0„2+Ек„,на второй вход - напряжение

UêÝ+Eêþ . Каждое из этих напряжений формируется на дросселе, последовательно включенном с соответствующей фаэной обмоткой, Дроссели входят в состав регулируемого источника питания 4. На третий вход измерителя 6 напряжения асимметрии ротора поступает напряжение U (фиг.4

„К1 и фиг, 5б), Первый и второй входы измерителя 6 напряжения асимметрии ротора образуют входы измерителя приращений напряжения 7. Измеритель приращений напряжения 7 осуществляет суммирование входных сигналов (суммарный сигнал на фиг. 5,д) и выделение скачкообразных приращений, Напряжение с выхода измерителя при" ращений напряжения 7 (фиг. 5,ж) по" ступает на вход узла совпадения 8.

Напряжение U „поступает на третий вход формирователя интервала коммутации 9, преобразуется в сигналы

0 „ пределеннои длительности

Ы (фиг,,е) и поступает на вход узла совпадения 8, При наличии на вхо" де узла совпадения 8 двух напряжений

117 d на выходе узла совпадения 8 появляется напряжение, пропорциональное напряжению на выходе измерителя приращений напряжения 7. Таким .образом из сигнала U„2+UZ +Eк +Е „ (фиг. 5 д) будут выделенй скачко%разные изменения, соответствующие моменту коммутации напряжения 0 „, т,е. пропорциональные э!и 28, Блок запоминания и сглаживания 10 производит запоминание и сглаживание поступающего сигнала. Выход блока запоминания и сглаживания 10 образует выход измерителя

6 напряжения асимметрии ротора. Аналогично работают два других измерителя 6 напряжения асимметрии ротора.

При этом на первый вход поступает сигнал Ц„ +Ек2эили 0К„+ЕК .1,на второй вход - сигнал U +ЕК2или 0к +ЕК к! на третий вход - сигнал U èëè U соответственно.

На входы формирователя опорных сигналов 5 поступают. сигналы О, с ьх выхода каждого измерителя 6 напряжения асимметрии ротора (Фиг, б,а). .Входы фазорасщепителя 13 (фиг. 3) являются входами формирователя опорных сигналов 5. Фаэорасщепитель i3 сдвигает напряжение, поступающее на его вход во времени (Фиг. б,б), и подает множество напряжений U на вход формирователя импульсов 14, который формирует прямоугольные импульсы 0 „ „, в фазе с поступающим еых напряжением (фиг. 6,в). Прямоугольные импульсы поступают на вход делителя частоты 15, который производит деление частоты поступающих импульсов в два раза (фиг, б,г). С выхода делителя частоты 13 импульсы Це„,„ поступают на вход формирователя гармонических функций 16, который с помощью синусно-косинусной матрицы на резисторах i2 методом ступенчатой апроксимации формирует сигналы 0 sb>x 4oc -5«e

:sin(8-120о) и sin(8+120 ) (фиг. б,д) .

Графики Э изображены применительно к разбиению периода на двенадцать ступеней, Образованные функции поступают на выход формирователя опорных. сигналов 5 через коммутатор 11,, либо непосредственно с формирователя гармонических функций 1б, либо через инвертор 17, что дает возможность скоммутировать их знак. Сигналы, пропорциональные sine, siп(Е» i20 ) и sin(9+120 ), с выхода формирователя опорных сигналов 5 (Фиг.1) поступают на .вход блока управления Я > (акУ пИ

В (2В - 120 )

8сй g8iizo) Фиг. 2

Зin. (В-гго )

3i n (6 >1_#_ ) 7 10141

3, который использует их как сигналы положения ротора 2 электродвига- .теля 1 и формирует управляющий сигнал для регулируемого источника пи" тания 4.

Использование новых элементовизмерителеи напряжения асимметрии ротора расширяет функциональные возможности электропривода. Применение этих элементовдает возможность дли- 1О тельной работы электропривода при

17 8 нулевой скорости вращения. вала синхронного электродвигателя и позволяет применять синхронные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Возможность работы при нулевой скорости позволит применять данное устройство в следящих электроприводах, а в случае возбуждения от по стоянного магнита электропривод будет бесконтактным, то в определенных слу:чаях весьма существенно.

1014117

Улэ

>014117 и „„

d

: "вж

ВНИИПИ Заказ 3036/66 Тираж 685 Подписное филиал Ilflll "Патент", г. Ужгород, ул.. Проектная, 4