Электропривод переменного тока и его варианты

Электропривод переменного тока и его варианты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.Электропривод переменного тока, .обдержащий асинхронный электроIдвигатель , последовательно соединенные между собой первый координатный преобразователь, второй координатный преобразователь и преобразователь энергии, выходом подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя, датчик угла, механически связанн лй с ротором асинхронного электродвигателя , формирователь частоты токов/ ротора, последовательно соединенные генератор опорных сигналов и формирователь опорных функкий, задатчики активного и реактивного токов, выходы которых подключены к соответствующим информационньм входам первого координатного преобрадователя и соответствующим управляющим входам формирователя частоты токов ротора, выходом соединенного со вторым входом формирователя опорных функций, выходы которого подключены ко входам опорj ных сигналов второго координатвого преобразователя, формирователь синусоидальных , сигналов, вход подключенный ко второму выкоду генератора опорных сигналов, отличающийся тем, чти, с целью повышения точности управления моментом электропривода, генератор опорных сигналов снабжен трэтьим выходом, формирователь опорных функций - третьим входом и введен умножитель частоты с двумя входами , один КЗ которых подключен к третьему выходу генератора опорных сигналов, а другой - к датчику угла, выход умножителя частоты связан с третьим входом формирователя опорных функций, а выходщ формирователя синусоидальных сигналов подключены ко входам qnopных сигналов первого координатного ел Преобразователя. 2. Электропривод по п. 1,о. тл и ч а ю щ и и с я тем, что формирователь частоты токов ротора снабжен входом синхронизации, а генератор опорных сигналов - чет- . ввртьвл выходом, связанны со входом синхронизации формирователя частоты токов ротор а. сд 3.Электропривод по п. 1, о т 4 л и ч а ю щ и и с я тем, что фор00 мирователь частоты токов ротора выполнен по типу широтно-импульса: ного модулятора. , с 4.Электропривод переменного тока,содержащий асинхронный электродвигатель , последовательно соединенные между собой первый координатный преобразователь, второй коордйн-атный преобразователь и преобразователь энергии, выходом подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя, датчик угла, механически связанный с ротором асинхронного электродвигателя, формирователь частоты токов ротора, последовательно.соединенные гснег ратор опорных сигналов и формиро

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1(51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ .I (21) 3299601/24-07 (22) 02. 07. 81 (46) 15.11. 83. Вюл. Р 42 (72) Р. Д. Бай, В. Н. Рродовский, Е.С.Иванов, A.À.Êàíåï, A.Â.Ôåëüäман и A.È.×àáàíoâ (71) Новосибирский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (53) 621.33,6.726(088.8) (56) 1. Патент СССР 9 548220, кл. Н 02 Р 5/40, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2731207/07, кл. П 02 Р 7/42., 1977. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (ЕГО BAPHAHTH). (57) 1.Электропривод переменного тока,,сбдержащий асинхронный электро-! двигатель, последовательно соединенные между собой первый координатный преобразователь, второй координатный.преобразователь и преобразователь энергии, выходом подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя, датчик угла, механически связанный с ротором асинхронного электродвигателя, формирователь частоты токов . ротора, последовательно соединенные генератор опорных сигналов и формирователь опорных функций, задатчики активного и реактивного токов, выходы которых подключены к соответствующим информационньм входам первого координатного преобразователя и соответствующим управлякщнм входам формирователя частоты токов ротора, выходом соединенного со вторым входом формирователя опорных функций, выходы которого подключены ко входам опор) ных сигналов второго координатного .преобразователя, формирователь синусоидальных сигналов, входом под„„SU„„1054863 А ключенный ко второму выходу генератора опорных сигналов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности управления моментом электропривода, генератор опорных сигналов снабжен трзтьим выходом, формирователь опорных функций - третьим входом и введен умножитель частоты с двумя входами, один из которых подключен к третьему выходу генератора опорных сигналов, а другой — к датчику угла, выход умножителя частотысвязан с третьим входом формирователя опорных функций, а выходы формирователя синусоидальных сигналов подключены ко входам опор- щ

O. ных сигналов первого координатного ,преобразователя.

2. Электропривод по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь частоты токов ротора . снабжен входом синхронизации, а генератор опорных сигналов — четвертик выходом, связанным со входом синхронизации формирователя частоты токов ротора.

3. Электропривод по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь частоты токов ротора выполнен по типу широтно-импульсного модулятора.

4. Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, последовательно сседнненные между собой первый координатный преобразователь, второй координатный преобразователь и преобразователь энергии, выходом подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя, датчнк угла, механически связанный с ротором асинхронного электродвигателя, формирователь частоты токов ротора, последовательно, соединенные гсне.ратор опорных сигналов и формирователь опорно функций, задатчик активного тока ротора, выходом поДключенный к информационному входу первого координатного преобразователя и управлякщему входу формирователя частоты токов ротора вьисод которого соединен со вторыа входом формирователя опорных функций, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления моментом электропривода, генератор опорных сигналов снабжен третьим выходом, второй его выход выполнен многофаэным, формирователь опорных функций снаб

1054863 жен третьим входом и введен умножитель частоты с двумя входами, один из которых подключен к третьему выходу генератора опорных сигналов, а другой - к датчику угла, выход умножителя частоты связан с третьим входом формирователя опорных функций, второй выход генератора опорных сигналов подключен ко входу опорных сигналов второго координатного преобразователя, а выходы формирователя опорных функций соединены со входами опорных сигналов первого координатного преобразователя.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для привода механизмов металлорежущиХ станков, роботов, манипуляторов и и других областях, где требуется быстродействукщий высокочастотный электропривод переменного тока, выполненный на базе асинхронного электродвигателя с. ко:юоткозамкнутым ротором.

Известен электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, последовательно соединенные между собой первый координатный преобразователь и преобразователь энергии, выходом подключенный к статорной обмотке асинхронного электродвигателя, в воздушном зазоре которого размещены .датчики ЭДС Холла, выходы которых связаны с формирователем гармонических (опорных),функций, выходы которого подключены ко входам опорных сигналов первого и второго координатных преобразователей, информационные входы последнего связаны с датчиками токов статорной обмотки асинхронного электродвига. теля, а выходы - через регуляторы составляющих токов статора (активного и реактивного) связаны с ин формационными входами первого координатного преобразователя.

Сигналы задания вращающего момента и магнитного потока асинхронного электродвигателя (сигналы активного и реактивного токов статора) в виде напряжений постоянного тока поступают соответственно на входы регуляторов составляющих тока статора, выходнке сигналы которьи преобразуются в первом координатном преобразователе в сигналы задания фазных токов, в соответФ

2 ствии с которыми преобразователь энергии формирует необходимые токи в статорной обмотке асинхронного электродвигателя.

В соответствии с токами статорной обмотки формируются требуемые вращающийся момент н магнитный поток асинхронного электродвигателя, при этом последний измеряется датчиками ЭДС Холла.

Сигналы датчиков ЭДС Холла обрабатываются в формирователе rapмонических функций и представляются в виде нормированных по величине гармонических функций углового положения магнитного потока асинхронного электродвигателя. Эти нормированные (опорные) функции используются в координатных преобразователях: в первом координатном преобра з оват еле формирует ся задание на полный ток статора в соответствии с заданиями активного и реактивного токов с выходов регуляторов составляющих тока статора1 во втором координатном преобразователе формируются сигналы о реальных активном и реактивном токах

:,,асинхронного электродвигателя, "которые используются в качестве

30 сигналов обратной связи по состав,ляющим токов статора и поступают ,соответственно на входы регуляторов составляющих тока статора. Таким образом, сигналы датчиков ЭДС Хол3 ла участвуют в,формировании основных сигналов. управления электропривода и существенно определяют точность его работы (1 ).

Недостатками известного электропривода являются низкая точность управления моментом и магнитным потоком асинхронного электродвигателя, а также сложность техничес1054863 кой реализации, связанные с использованием в электроприводе датчи- ков ЭДС Холла, которые требуют специальной конструкции (либо доработки) асинхронного электродвигателя.

Выходные характеристики датчиков ЭДС Холла имеют существенный разброс и дрейф, устранить которые полностью не удается, несмотря на применение специальных источников . питания, усложняющих схему электропривода.

Кроме того, выходные сигналы датчиков ЭДС Холла содержат зубцовые пульсации магнитного потока с частотой вращения электроприво° да. При низких скоростях вращения для борьбы с этими пульсациями приходится существенно усложнить схему Формирователя опорных Функций, при этом электропривод теряет быстродействие. . Наиболее близким к изобретению техническим решением является электропривод переменного тока, со держащий асинхронньй электродвигатель, последовательно включенные первый координатный преобразователь„ второй координатный преобразователь и преобразователь энергии, выходом подключенный к статорной. обмотке асинхронного электродвигателя. К информационным входам первого координатного преобразова теля, выполненного в виде двух блоков умножения и сумматора, подключены задатчики активного и реактивного токов статора, выходы которых соединены также с управляющими входами формирователя частоты токов ротора, выполненного по типу управляемого генератора частоты.

Известный электропривод содержит также генератор опорных сигналов, первый выход которого соединен с первым входом Формирователя опорных Функций, составленного из сумматора частот, делителя.частоты и расщепителя фазы, выход которого образует. выхОд упомянутого

Формирователя и подключен,ко входам опорных сигналов второго коор- динатного преобразователя. Вторбй выход генератора опорных сигналов: подключен к формирователю синусоидальных сигналов, выход которого подключен к датчику угла, механически соединенному с ротором асинхронного электродвигателя и выходом подключенному- ко входам опорных сигналов первого координатного преобразователя.

Сигналы с выходов задатчиков активного и реактивного токов преобразуются в первом и втором коор1динатных преобразователях в сигналы задания для преобразователя энер " гии, который выполнен в виде регулируемого многофазного источника, тока. На входы опорных сигналов первого координатного преобразователя поступают сигналы от датчика угла, которые содержат инфбрмацию о частоте вращения ротора асинхронного электродвигателя. На входы опорных сигналов второго координатного преобразователя от Фор.мирователя опорных функций поступаню сигналы, которые несут инфор-мацию о частоте токов ротора, так как сигналы с выхода формирователя частоты токов ротора поступают в формирователь опорных функций.

Цель изобретения - повышение точности управления моментом асинхронного электродвигателя.

Указанная цель обеспечивается тем, что в электроприводе переменного тока генератор опорных сигналов снабжен третьим выходом, Формирователь опорных функций .третьим входом н введен умножитель частоты с двумя входами, один .из которых связан с выходом датчика угла, другой - с третьим выходом генератора опорных сигналов, выход умножителя частоты связан с третьим входом формирователя опорных функций, а выходы Формирователя синусоидальных сигналов подключены ко входам опорных сигналов первого координатного преобразователя.

Формирователь частоты токов ротора снабжен входом синхронизации, а генератор опорных сигналов четвертым .выходом, связанным со входом синхронизации формирователя частоты токов ротора °

Таким образом сигналы задания, преобразователя энергии несут с одной стороны информацию о величине требуемых активного и реактив< ного токов, а с другой — информацию о требуемой частоте токов ротора и частоте вращения ротора (о требуемой частоте токов статора} .

Нреобразователь энергии питает асинхронный электродвигатель соответствующими токами и электродвигатель развивает требуемый момент при заданном значении магнитного

30 потока t 2g

Недостатком данного электропривода является сравнительно низкая точность управления моментом электродвигателя, так как величина мо"

З5 мента зависит от амплитуды сигнала датчика угла, которая в свою очередь зависит от разбросов коэфф 1циента трансформации и изменяется в Функции частоты врагения.

1054863

Формирователь частоты токов ротора может быть выполнен по типу широтно-импульсного модулятора.

Кроме того,. введенный умножитель частоты одним входом подключают к введенному третьему выходу генератора опорных сигналов, а другим — к датчику угла, выход умножителя частоты связывают с введенным третьим входом формирователя опорных функций, второй выход генератора опорных сигналов выполняют многофазным и связывают со входами опорных сигналов второго координатного преобразователя, а выходы формирователя опорных функций соединяют со входами опорных. сигналов первого координатного преобразователя.

На фиг. 1 — 3 представлены варианты выполнения предлагаемого злектропривода переменного тока на фиг. 4 - 8 - выполнение отдельных блоков электропривода; на

Фиг. 9 — 11 — диаграммы, поясняющие работу отдельных узлов электропривода переменного тока. .согласно первому варианту.электропривод переменного тока содержит асинхроНный электродвигатель 1 (фиг. 1), последовательно соединенные между собой первый координатный преобразователь 2, второй координатный преобразователь 3, преобразователь 4 энергии., выходы которого подключены к выводным зажимам статорной обмотки асинхронного электродвигателя 1.

Выходы задатчика 5 актнвного тока и задатчика 6 реактивного тока подключены к управляка им входам формирователя 7 частоты токов ротора электродвигателя 1 и к информационным входам первого координатного преобразователя 2. Выход

Формирователя 7 соединен с первым входом Формирователя 8 опорных функций, со вторим входом которого соединен первый вход генератора 9 опорных сигналов. Выходы формирователя 8 подключены ко входам опорных сигналов второго координатного преобразователя 3. Второй выход генератора 9 соединен с входом формирователя 10 синусоидальных сиг" налов, выходы которого подключены ко входам опЬрных сигналов первого координатного преобразователя 2.

Яа валу асинхронного электро двигателя 1 установлен датчик 11 угла„ выход которого подключен к первому входу умножителя 12 частоты, второй вход которого соединен с третвим выходом генератора 9.

Формирователь 7 частоты токов ротора может быть снабжен входом синхронизации, а генератор 9 0

О

56

65 четвертым входом, связанным со входом синхронизации формирователя 7.

Координатный преобразователь 2 содержит блоки 13 и 14 умножения, соединенные с сумматором 15, выход которого является выходом координатного преобразователя 2, а его входы образованы входамн блоков 13 и 14.

Формирователь 8 опорных функций содержит последовательно соединенньм между собой блок 16 логики, установленный на входе формировате,ля 8, триггерный делитель 17 частоты и дешиФратор 18, установленный на выходе формирователя 8.

Координатный преобразователь 3 выполнен на фазочувствительных выпрямителях 19, первые входы которых образуют входы амплитуд сигналов и связаны с выходом координатного преобразователя 2, а другие входы фазочуъствйтельных выпрямителей — входвю опорных сигналов координатного преобразователя 3.

Умиожитель 12 частоты может быть выполнен в виде формирователя 20 приращений угла и регулируемого делителя 21 частоты.

В том случае, Когда тепловой режим работы асинхронного электродвигателя 1 сильно колеблется, в схему электропривода вводится датчик 22 температуры (фиг. 2), а формирователь 7 частоты токов ротора снабжают входом коррекции, который соединяют с выходом датчика 22 температуры, другой вход которого подключают к выходу эадатчика 5

peanивного тока.

По другому варианту второй выход генератора 9 выполняют многофазны и подключавт ко входам опорных сигналов координатного преобразователя 3, при этом, как и в первом варианте, первый выход генератора 9 подключают к первому входу

Формирователя 8 {фиг. 3), третийко второму входу умножителя 12 частоты, а ко входам опорных сигналов первого координатного преобразователя подключены выходы формирователя 8 опорных функций. Все остальные связи между элементами элехтроцривода остаются теми же.

В координатном преобразователе

3 каждый из фазочувствительных выпрямителей 19 может быть реализован например, по схеме, показанной на фиг. 4. Ключ 23 своим выходом соединен с конденсатором 24 и со входом операционного усилителя 25, выход которого образует выход фазочувствительного выпрямителя 19. Коммутирующий вход ключа

23 образует информационный (амплитудный) вход фазочувствительного выпрямителя 19, а управляющий вход пают на информационные входы первого координатного преобразователя 2 (на входы блоков 13 и 14 умножения) и на входы управления формирователя 7 частоты токов ротора. Строго говоря, укаэанные сигналы согласно частотно-токовому способу управления моментом асинхронного электродвигателя задают активный и реактивный токи ротора. и являются одновременно сигналами задания момента и потокосцепления ротора ("в rIepвом приближении магнитного потока асинхронного электродвигателя ).

Сигналы 0; и ц являются соответствующими векторами токов статора в осях q m d координат, вращающихся с частотой токов статора, и представляются в электроприводе в виде напряжений постоянНого тока.

На входы опорных сигналов координатного преобразователя 2 (на другие входы блоков 13 и 14 умножения) поступают сигналы Ам ш-„а и Асса ыо+ от формирователя 10 синусоидальных сигналов, где A и ыоамплитуда и частота огорных сигналов.

На выходах блоков 13 и 14.умно-! жения формируются сигналы Ц9 Аз псо„t и и Асора auot,котоРые склацывактсЯ в сумматоре 15, на выходе которого сигнал формирует с яА 0 + и М н ы 1 + arctic —, 2 2 и

% с4 О

"а. поступающий на информационные вхо-. ды второго координатного преобразователя 3. Велйчина сигналами ()2 и2

d определяет требуемую величину то-, ков статора.

В Формирователе 7 частоты токов ротора сигналы О, и 0 преобра-зуются .s сигнал, пропорциональный величине U / Uä и несущий информацию о требуемой частоте со< (Ер) токов ротора. Этот сигнал корректируется с помощью сигнала синхронизации, поступающего от генератора 9 опорных сигналов, и подается на один из входов формирователя 8 опорных функций. На другие входы этого формирователя.поступают сигналы от генератора 9 опорных сигналов и от умножителя 12 частоты.

Умножитель частоты для всех вариантов электропривофа имеет одно и то же исполнение и работает следующим образом.

Выходной сигнал датчика ll угла поступает на вход формирователя 20 приращений угла и преобразуется в код частоты вращения ротора, который с помощью регулируемого делителя 21 частоты преобразуется в частоту выходного сигнала умножите- ля 12, при этом масштаб преобразования определяется частотой опорного сигнала, которая вводится

7 1054863 ключа 23 образует вход опорного сигнала упомянутого выпрямителя и соответственно координатного преобразователя 3.

На фиг, 5 показан пример выполнения формирователя 7 частоты токов ротора, реализующий принцип широтно-импульсной модуляции.

На входе формирователя 7 частоты . токов ротора включен компаратор 26 с гистерезисной характеристикой, 10 выход которого подключен к управляющему входу триггера-синхрониза« тора 27, снабженного, кроме того, входом синхронизации, образующим соответствующий вход формирователя 7 частоты токов ротора.

Выход триггера-синхронизатора образует выход формирователя 7 и дополнительно подключен к цепи обратной связи, составленной из умножителя 28 напряжения на знак функции RC-фильтра 29, выход которого подключен ко входу компаратора 26. К амплитудному входу умножителя 28 подключен выход сумматора 30, входы которого образуют управляющий и корректирующий входы формирователя. 7 частоты токов ротора °

Для вариантов электропривода (фиг. 1 и 2) более полная структурная схема Формирователя 8 опорных функций показана на фиг. б и содержит последовательно включенные блок 16 логики, триггерный делитель 17 частоты и.дешифратор 18. 35

Один из входов триггерного делителя 17 частоты и два выхода дешифратора 18 образуют трехфазный выход формирователя 8. Четыре входа блока 16 логики образуют соответ- 40 ственно входы формирователя 8.

Формирователь 8 опорных функций для варианта электроцривода (Фиг.3) показан на фиг. 7. В отличие от

Формирователя. 8 (Фиг. 6} в этом Фор- 45 мирователе к выходу триггерного делителя 17 частоты подключены два формирователя 31 и 32 кодов гарМонических функций, s частности синуса и косинуса.

На фиг. 8 показан координатный преобразователь 2 для варианта электродвигателя (Фиг. 3). В нем вместо обычных блоков 13 и 14 умножения применены умножители 33 и 34 напряжения на знак функции и пос- 55 ледовательно включенные с ними цифрс -аналоговые преобразователи 35 и 36, выходы которых подключены к сумматору 15.

По первому варианту (фиг. 1) электропривод работает следующим образом.

Сигналы Оаи М,„задания реактивно го и активного токов статора формируются задатчиками 5 и б и постучерез нторой вход умножителя 12 (дополнительный вход делителя 21 частоты) от генератора 9 опорных сигналов. Таким образом, выходной сигнал умножителя 12 частоты несет в некотором масштабе информацию. о частоте tu рвращения ротора асинхронного электродвигателя 1 и поступает на вход формирователя 8 опорных функций, на выходе которого Формируется, например, трехфазный сигнал, несущий информацию о сумме частот (иэр и сор вращения и токов ротора. Этот сигнал выполняет роль опорных функций и поступает на входы опорных сигналов координатного преобразователя 3 (на входы опорных сигналов фазочувствительных выпрямителей 19).

На выходах координатного преобразонателя 3 формируются сигналы, несущие информацию о величине и частоте токов статора и выполняющие роль сигналов задания фазных токов асинхронного электродвигателя 1. Эти сигналы поступают на вход преобразователя 4 энергии, который выполнен в виде регулируемого источника тока и который питает асинхронный двигатель токаками, -частота которых равна

Р эр ц р где р - число пар полюсов, а велиO 2 чина его пропорциональна М U +О

Таким образом, осуществляется управление величиной токов статора и частотой токов ротора в соответствии с сигналами задания И,„и 0 .и осуществляется управление моментом согласно частотно-ToKQBoMó способу управления асинхронным электроднигателем.

Для осуществея ения автоматического управления моментом при регулировании с помощью электропривода скорости и положения нагрузки эадатчик б активного тока.выполняап в виде регулятора скорости (положения), на вход обратной связи которого поступает информация от умножителя 12 частоты, в частности от формирователя 20 приращений угла

На фиг. 1 эта связь не показана.

Электропривод по второму варианту (фиг .. 2) работает аналогично.

Отличие заключается в Формировании частоты токов ротора. В этом электроприводе частота токов ротора .Формируется с учетом реальной температуры асинхронного электродвигателя 1, что позволяет учесть изменение активного сопротивления ротора в процессе работы электропривода. Сигнал с датчика 22 температуры поступает на корректирующий

1054863

40 информацию о величине тока статора, как и в вариантах электропривода (Фиг. 1 и 2), только частота этого сигнала содержит помимо частоты ы„

45 частоту рмэ +ю„, В остальном работа электропрйвода по фиг. 3 не от50

65

35 вход формирователя 7 частоты то кон ротора, в котором осуществляется формирование сигнала, .величина которого пропорциональна

Ц% 1 — 1 — с(6, о, о, где с(— коэффициент; 9 — изменение температуры электродвигателя 1.

Таким образом, Формирование частоты шр токов ротора идет с поправкой

1 о(@,для формирования кото1 ой в

Ы электроприводе (фиг. 2) сигнал поступает на вход датчика 22 температуры.

В рассмотренных вариантах электропривода (Фиг. 1 и 2) на входы опорных сигналов координатного преобразователя 2 поступают с нормированной амплитудой А синусоидальные сигналы от формирователя 10. Поэтому сигнал на выходе координатного преобразователя 2 оказывается строго пропорциональным сигналам 0 и 0 и независимым от скорости вращения, что повыаает точность управления моментом и потокосцепление ротора асинхронного электродвигателя 1.

В электроприводе по фиг. 3 повышение точности управления моментом достигается за счет того, что на входы опорных сигналов координатного преобразователя 2 поступают нормированные по величине опорные сигналы от формирователя 8 опорных Функций. При этом на входы опорных сигналов .координатного преобразонателя 3 поступают нормированные опорные сигналы от генератора 9 опорных частот. В этом элек троприводе сигналы на выходе координатного преобразователя 2 несут личается от работы электропривода по фиг. 1 и 2.

На. Фиг. 3 показан, упрощенный вариант электропривода для случая, когда потокосцепление не регулируется и не учитывается температура электродвигателя 1. В действительности электропривод и по этому варианту может быть дополнен задатчиком 5 реактивного тока, датчиком 22 температуры, а также формирователь 7 частоты токов ротора может быть снабжен входами синхронизации и коррекции, подключенными соответственно к выходам генератора 9 опорных сигналов и датчика 22 температуры.

Рассмотрим работу предлагаемого электропривода (фиг. 1-3) на ос1054863

30

5Q нове работы отдельных узлов (фиг. 4 — 8). фазочувствительный выпрямитель .19 может быть реализован по схеме фиг. 4. В момент действия импульса Ко, поступающего с выхода формирователя 8, ключ 23 замыкается и на конденсаторе 24 быстро устанавливается величина 31 тока статора, которая является мгновенным значением фазного тока статора. 1(, Затем ключ 23 размыкается, а величина Э„тока статора на конденсаторе 24 сохраняется неизменной до следующего замыкания ключа 23.

Чтобы конденсатор 24 не разряжался 15 и передавал величину тока статора без изменений, усилитель 25 выполняют с возможно большим входным сопротивлением. Частота поступления импульсов Ко равнаи -((pf n f )) 20

L o-(sp -. ярд. 20

Координатный преобразователь 3 содержит фазочувствительные .выпрямители 19, например, по числу фаз электродвигателя. На входы всех выпрямителей 19 поступает один 25 и тот же сигнал Э соз (llJot4. V) . где с — амплитуда тока статора, пропорциональная сигналу Я U tU

+r

Получение трехфазного сигнала на выходе координатного преобразователя 3 поясняется графиками (фиг.9), где приведены синусоидальный сигнал с амплитудой 3 и частотой

utî 2Ио=2Т /7о 35 импульсные сигналы Ко, К,2О, К +О, поступающие на соответствующие фазочувствительные выпрямители 19 и сдвинутые по времени t: на величину Го/3 . Значение сигналов Э„, 3„ ; 40

Э> Э „Ээю 3>ç на выходах s pa мителей 19 образуют трехфазную систему сигналов, являющихся сигйалами задания тока статора для преобразователя 4 энергии. Выражение для выходного сигнала выпрямителя

19 (Фиг. 4) при поступлении на. . его вход сигнала 3 cos {2мХ + V) имеет вид

Э сОБ j27i(,р%зр Й E )+Ч), На фиг. 5 показана схема формирователяя 7 частоты токов ротора, выполненного в виде широтно-импульc-, ного модулятора.

Коммутатор 26 и триггер 27 образуют прямую цепь широтно-импульсного модулятора, а умножитель 28 на знак и. RC-фильтр 29 образуют цепь обратной связи. Благодаря такому включению указанных элементов 60 на выходе триггера 27 (выходе формирователя 7) .устанавливаются широтно-импульсные колебания, амплитуда которых постоянна (Фиг.10),. а период Т определяется зоной гис- 65 терезиса компаратора 26 и постоянной времени RC-фильтра 29. На первый управляющий вход формирователя 7 (Фиг. 5) поступает сигнал U

В формирователе 7 реализуется со0ь от ношение - - = —" — 0,5, и = т где д — длительность импульса на выходе формирователя 7. Благодаря этому свойству широтно-импульсного модулятора могут быть реализованы все требования, предъявляемые к формирователю 7 частоты токов роора.

Так, например, в вариантах электрапривода (фиг. 1); сигнал 03 принимает значение Ю, для чего на один вход сумматора 30 (управляющий вход формирователя 7) поступает сигнал 0„= 0,, сигнал 02 = 0

На выходе формирователя 7 в этом случае формируется широтно-модулированный сигнал, для которого справедливо равенство .о

= — -05 о т

Триггер 27 обеспечивает формирование периода Т и длительности импульса Ф и, кратными периоду аин- хронизирующего сигнала, поступающего от генератора 9 опорных сигналов.

В случае, когда измеряется температура асинхронного электродви-. гателя 1, на вход сумматора 30 (корректирующий вход формирователя 7) поступает сигнал U = — Ко(.ЯО . от датчика температуры, кде К вЂ” .ка2 . d эффициент приведения функции (4+aLQ/ к функции (/1-КОСЯ . Прн этом датчик 22 температуры питается напряжением, пропорциональным сигналу UJ.

В этом случае сигнал 0 = U (I- Ко(.ЙJ

7 с и частота токов ротора оказывается пропорциональной сигналу

u (4-К(.а/

На фиг. 10 показан пример, когда изменяется сигнал 0 и согласно этому имэеняется Ix èðîòío-импульсный сигнал на выходе Формирователя 7.

По второму варианту электропривода формирователь 7 .частоты токов ротора мажет быть выполнен с (.) ) =const и О ) -- var а также с.датчикам температуры.

Во всех вариантах электрапривода согласно изобретению на входы формирователя 8 опорных функций от генератора 9 опорных сигналов гоступают сигналы двух опорных частот

Р. и F2,от умножителя 12 частоты .сигнал с частотой F и от формирователя 7 - широтно-мсдулированный сигнал. В результате на выходе фар13

14

1054863 мирователя 8 образуется многофазный сигнал, частота которого равна о (вР— р ) с разностью

"фаз Ч-

Э

Частбта выходного сигнала триг- 5 герного делителя 17 частоты равна числу импульсов, поданных на его . вход, деленному на объем делителя.

Поэтому составляющую Хз получают делением частоты Р,, а составляющую Я

fî 1 fp . — путем йзменения среднего, числа импульсов, поданных на вход делителя 17 частоты в течение интервала времени, заданного периодом формирователя 7 широтно-импульс" ного сигнала, для чего блок 16 лагики реализует функцию F э + pg p где Р - широтно-импульсно сигнал .

F.„ - импульсная последовательность, содержащая избыточные импульсы относительно несущей частоты Fot F2— импульсная последовательность, в ко» торой вырезано количество импульсов из Fo совпадающее с числом избы1

„t точных в F„. Поэтому, если „= —, 25

1 средняя частота на выходе делите.ля 17 равна Fo„ а выходная — К,о.

Если t >т, то преобладает Е„ и выходная частота f 1Йо ° Величина отклонений выходной частоты от Х,, ЗО соответствует частотЕ токов ротора Я и.соответственно имеем fzffp.

Отличие B работе формирователя 8 опорных функций по фиг.7 от формирователя опорных Функций по фиг.б за-35 ключается в том, что íà его выходе, формируются коды синуса 14з.„ и косинуса N ä, изменяющиеся с частотой fo+(pf>>+f4,) (фиг. 11). Яля этого применейй формирователи 31 и 32 40 кодов гармонических функций, на входы которых поступают сигналы с триггерного делителя 17 частоты.

Яа диаграммах (фиг. 11), поясняю- щих работу формирователя 8 (фиг.7) показано, как из периодически линейно изменяющегося кеда N на выходе делителя 17 в формирователях

31 и 32 образуются коды синуса Нэ „ . и косинуса N и сигналы задания полупериодов S и С. Точность апрок- 50 симации синуса и косинуса определяется величиной 2п, где и- число и .- 3 разрядов делителя 17 частоты, Формирователь 8 опорных Функций (Фиг.7) предназначен для варианта электро- 55 привода (Фиг.3), в котором в координатный преобразователь 2 выполнен по схеме фиг. 8. В этом варианте .сигналы О, и О,„ B координатном преобразоваетеле 2 поступают на входы щ умножителей 33 и 34 напряжения на знак функции, цифро-аналоговые преобразователи 35 и 36, а затем сумматор 18. На цифровые входы преобразователей 35 и 36 подаются коды синуса и косинуса от Формирователя 8, а на их входы опорных напряжений - знакопеременные сигналы +О и -+ kg знак которых определяется логическим уровнем ("О" или

"1") . сигналов полупериода Я и С.

На выходах преобразователей 35 и 36 формируются косинусоидальный и синусоидальный сигналы с амплитудами, равными 0 и 0 соответственно " и частотой f >+(pfз + f р).. Ha выходе сумматора 18 формируется сигнал с упомянутой частотой и амплитудой, I пропорциональной величине 0 + 0 . д

Этот сигнал преобразуется в координатном преобразователе 3 с помощью импульсных сигналов частоты о с разностью фаз Ч= 2, поступаь щих от гегенратора 9 опорных сигналов, в трехфазный сигнал заданий фазных токов статора, который воздействует на вход преобразователя 4 энергии.

Предлагаемый электропривод имеет высокие регулировочные характеристики - момент и магнитный поток асинхронного электродвигателя определяются сигналами задания и ня зависят от скорости вращения. Это достигается за счет того, что исключена из канала формирования амплитуды тока статора амплитуда сигналов датчика угла.

Кроме того, электропривод является технически более совершенным.

Отсутствует ограничение на тип приМецения датчика угла: может быть использован либо кодовый, либо импульсный, либо датчик угла на основе CKBT. При этом число пар полюсов у СКВТ может отличаться от числа пар полюсов асинхронного злектродвигателя, что существенно упрощает техническую реализацию.

Применение широтно-импульсного модулятора в качестве формирователя частоты токов ротора позволяет исключить сложные аналоговые функциональные блоки, что упрощает электропривод и повышает точность и надежность работы в .сдучаях, когда требуется регулирование потока и учет температуры асинхронного электродвигателя.

Использование приемов преобразования и средств техники позволяет во многих функцнональных узлах электропривода отказаться от настройки рабочих точек,. как того требуют технические решения на элементах аналоговой техники.

При использовании предлагаемого электропривода в замкнутых системах регулирования скорости и положения нагрузки не требуется уста15

10548бЗ

16 новка специальных датчиков скорости и угла: информация по скорости, необходимая для устойчивости электропривода, может быть получена с помоцью умножителя частоты с выхода формирователя прирашений угла, 1054863

ФЬ2.2

1014863

1054863

1054863

ВНИИПИ Заказ 9i16/56 Тираж 687 Подписное

Филиал ПЛП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4