Электропривод с частотно-токовым управлением

Электропривод с частотно-токовым управлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в линейном электроприводе . Сущность: в электроприводах с частотно-токовымуправлением формирователь 9 опорных сигналов фазового детектора 4 содержит последовательно соединенные блок 11 умножения и фазосмещающий блок 12, .Источник 3 синусоидального напряжения 3 выполнен одноканальным. В результате такого выполнения паразитная составляющая момента вращения синхронного двигателя 1 мала, так как опорная частота источника 3 синусоидальных напряжений значительно выше частоты эффективной полосы частотного спектра сигнала управления электроприводом . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ.ЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 H 02 P 7/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4838768/07 (22) 13,06.90 (46) 15.03.93. Бюл. N 10

0 (71) Научно-производственное объединение

"Ротор" (72) М.И, Ярославцев и А,Г. Лукашенко . (73) Научно-производственное объединение

"Ротор" (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1264293, кл. Н 02 P 7/42, 1984, Авторское свидетельство СССР

N864476,,кл. Н 02 Р5/36,,1979, (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах с частотно-токовым управлением, в частно,сти, в линейном электроприводе.

Цель изобретения — повышение точности регулирования момента вращения путем повышения точности формирования фазных токов.

На чертеже представлена функциональная схема электропривода с частотно-токовым управлением.

Электропривод содержит синхронный двигатель 1, фазовращатель 2,. ротор которого механически соединен с ротором двигателя 1, а цепь возбуждения подключена к выходу источника 3 синусоидальных напряжений, последовательно соединенные фазовый детектор 4 с управляющим 5 и опорными 6 входами и регулируемый источник 7 тока, выходы которого подключены к фазным обмоткам двигателя 1, формирователь 8 коротких импульсов, подключенный входом к выходу фазовращателя 2, а выхо„„5U „„1802913 А3 (57) Использование: в линейном электроприводе. Сущность: в электроприводах с чаСТОТНО-ТОКОВЫМ управлением формирователь 9 опорных сигналов фазового детектора 4 содержит последовательно соединенные блок 11 умножения и фазосмещающий блок 12, Источник 3 синусоидального напряжения 3 выполнен одноканальным, В результате такого выполнения паразитная составляющая момента вращения синхронного двигателя 1 мала, так как опорная частота источника 3 синусоидальных напряжений значительно выше частоты эффективной полосы частотного спектра сигнала управления электроприводом. 1 ил, дом к управляющему входу 5 фазового детектора 4, формирователь 9 опорных сигналов фазового детектора, подключенный первым входом к выходу блока 10 управления, вторым входом — к выходу источника 3 синусоидальных напряжений, а выходами— к опорным входам 6 фазового детектора 4.

Формирователь 9 опорных сигнала фазового детектора содержит последовательно соединенные блок 11 умножения и фазосмещающий блок 12. Входами формирователя 9 являются входы блока 11 умножения, а выходами — выход блока 11 умножения и выход фазосмещающего блока 12.

Фазосмещающий блок 12 может быть выполнен на основе дифференцирующего звена или звена запаздывания.

Устройство работает следующим образом.

B качестве синхронного двигателя 1 рассматривают двухфазную машину с возбуждением от постоянных магнитов. В слу1802913 чае применения m-фазного двигателя 1 регулируемый источник 7 тока снабжают преобразователем числа фаэ и выполняют его

m-фаэным.

Фаэовращатель 2 возбуждают от источ- 5 ника 3 синусоидальных напряжений. На выходе фазовращателя 2 формируют напряжение

U2 = А2 з(п(й) t -0), где в — опорная частота источника синусоидальных напряжений;

А2 и Π— амплитуда и фаза выходного напряжения фазовращателя, равная углу поворота ротора двигателя. Это напряжение поступает на вход блока 8, который вырабатывает короткие импульсы в моменты смены знака входного напряжения (1) с отрицательного на положительный, т. е. в моменты времени — + . = 0 1 2 .. (2) " (1) где ф) — угол поворота ротора двигателя, соответствующий моменту времени tb

Сформированную последовательность коротких импульсов подают на управляю- 25 щий вход 5 фазового детектора 4, Блок 10 управления вырабатывает напряжение 010, которое поступает на первый вход блока 11 умножения, на второй вход которого приходит синусоидальное напря- 30 жение

03=АЗ slnвt, где А3 — амплитуда напряжения, На выходе блока 11 умножения формируется напряжение 35

U11 = А3010 sin cu t.. (3) которое подают на опорный вход фазового детектора 4 и на вход фазосмещающего блока 12.

Пусть в качестве фазосмещающего бло- 40 ка 12 используют динамическое звено, которое с достаточной степенью точности аппроксимирует звено запаздывания с передаточной функцией — вг 45

W(p) = е

Л где т — - г —.

На выходе фазосмещающего блока 12 получают напряжение 50

U12 = U11(t - т) = -A3U 10(t — т) cos c9 t.

Воспользовавшись тем, что 010(t - т) =

=431о - т 010, выходное напряжение фазосмещающего блока 12 преобразуют к виду

012 = -А3010 cos гл t + 55

+ - — - А30 1o cos м t. (4)

Это напряжение подают на опорный вход фазового детектора 4.

Фазовый детектор 4 состоит иэ двух однотипных устройств выборки — хранения.

Поскольку на опорные входы 6 фазового детектора 4 поступают напряжения (3), (4), а на управляющий вход 5 приходят короткие импульсы в моменты времени (2), то на выходах фазового детектора 4 формируются ступенчатые сигналы, которые с достаточной степенью точности аппроксимируют двухфазное напряжение

U4a = A3U10 sin 0, 04в = -A3U10 со$ О +

Л

Ф

+ A3010 cos и

Выходные сигналы фазового детектора

4 являются заданием фаэных токов двигателя 1. Они поступают на входы регулируемого источника 7 тока, который вырабатывает в обмотках двигателя 1 токи, равные

Ia = toA3U1o sin 0, ь

ia = io(-А3010 СОЗ О+

+ -р — A3U10 соз Q, (5) где 1Π— коэффициент пропорциональности.

Согласно частотно-токовому управлению при запитке обмоток двигателя 1 фазными токами (5) íà валу двигателя возникает момент вращения

М = Мо(4 з! л Π— ib cos 0), где Mo — коэффициент пропорциональности.

Момент вращения представляют в виде суммы полезной и паразитной составляющих, т. е.

M=Mп+ дМ.

В соответствии с (5) составляющие момента вращения равны

Mn = MoloA3010, M = MoloA3 X х - — 010 cos 0, (6) . Вводят в рассмотрение относительную паразитную составляющую момента вращения

laMl

mmxml

Согласно (6) справедливо выражение:

max loMl л max I U1o I

- Ю ПФГ

Вводят в рассмотрение граничную частоту Й эффективной полосы частотного спектра сигнала управления приводом 010.

Тогда, воспользовавшись тем, что max ! 010I Qmax I0101, получают

Я(™ (7)

Относительная паразитная составляющая момента вращения E определяется отношением граничной частоты

Йэффективной полосы частотного спектра

180291;3 сигнала управления приводом к опорной частоте (о источника синусоидальных напряжений, В известном электроприводе с частотно-токовым управлением двухфазным двигателем вырабатывают фазные токи

la = lo(A3U10 Мп В+ Aa) (8)

la = Ip(A3U)Q cos 0- дв), где äa и дв — погрешности, вносимые блоками умножения, На валу двигателя возникает момент вращения м=м.+ дм. где M = Мо!одз0то, дМ = М,1,(дз1п 0+

+двсоэ ).

Вводят в рассмотрение относительную погрешность перемножения блоков умножения максимальная величина которой равна пiах ID I

А, I А

Пусть maxfdaj = птах дв = max 1д1, тогда согласно (8) для относительной паразитной составляющей момента вращения справедливо неравенство; а 2Лгпах (9) . В известном электроприводе относительная паразитная составляющая момента вращения определяется относительной погрешностью перемножения блоков умножения.

Полученный результат, (7), (9) непосредственно подтверждает преимущество предлагаемого электропривода, В известном электроприводе точность регулирования момента вращения ограничивается точностью перемножения блоков умножения, а также точностью формирования выходных сигналов источником синусоидальных напряжений, В предлагаемом же электроприводе . возникающая паразитная составляющая момента вращения пренебрежимо мала, поскольку опорная частота источника синусоидальных напряжений гораздо больше граничной частоты эффективной полосы частотного спектра сигнала управления электроприводом, 10

50 того, предлагаемый электропривод более прост в реализации.

Формула изобретения

Электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, фазовращатель, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, цепь возбуждения фэзовращателя подключена к выходу источника синусоидальных напряжений, последовательно соединенные фазовый детектор с управляющим первым и вторым опорными входами и регулируемый источник трка, выхоДы которого подключены к фазным обмоткам двигателя. формирователь коротких импульсов, подключенный входом к выходу фазовращателя, формирователь опорных сигналов фазового детектора, подключенный первым входом к выходу блока управления, вторым входом — к выходу источника синусоидальных напряжений, а выходами — к соответствующим опорным входам фазового детектора, при этом формирователь опорных сигналов содержит блок умножения, входы которого являются входами указанного формирователя, а выход — его первым выходом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования момента вращения путем повышения точности формирования фазных токов, формирователь опорных сигналов фазового детектора дополнительно содержит фазосмещающий блок, вход которого подключен к выходу блока умножения, а выход образует второй выход формирователя опорных сигналов фазового детектора, при этом источник синусоидальных напряжений выполнен одноканальным, а выход формирователя коротких импульсов подключен к управляющему входу фазового детектора, Таким образом, предлагаемblé электропривод с частотно-токовым уllðëâëeнием, в котором формирователь опорных сигналов фазового детектора выполнен на основе

5 блока умножения и фазосмещающего блока, обладает преимуществом перед известным электроприводом, поскольку характеризуется более высокой точностью регулирования момента вращения, Кроме

1802913

Составитель М, Ярославцев

Редактор Б. Федотов, Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

Заказ 864 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101