Электропривод с частотно-токовым управлением

Электропривод с частотно-токовым управлением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в электроприводах с частотно-токовым управлением. Сущность изобретения: устройство содержит двигатель , ротор которого механически соединен с ротором фазовращателя, задающий генератор , фазочувствительный выпрямитель, делитель частоты, блок питания, элемент сравнения, блок определения направления движения, за счет чего и расширяется область применения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 02 Р 7/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4939689/07 (22) 22.05.91 (46) 23.08.93, Бюл. М 31 (71) Научно-производственное обьединение

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

"Ротор" (56) Авторское свидетельство СССР

М 1700737, кл. Н 02 P 5/34, 1988.

Изобретение относится к электротехни- ке и может быть использовано в приводах переменного тока с частотно-токовым управлением, в частности в линейном электроприводе.

Целью изобретения является расширение области применения.

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 — схема блока определения направления движения; на фиг. 3— схема делителя частоты; на фиг. 4 — схема элемента сравнения..

Электропривод с частотно-токовым управлением содержит синхронный двигатель

1, фазовращатель 2, ротор которого механически соединен с ротором двигателя 1, вход фазовращателя 2 соединен с первым выходом задающего генератора 3, формирователь 4 коротких импульсов, подключенный входом к выходу фазовращателя 2, элемент

5 сравнения, делитель 6 частоты, подключенный первым входом к выходу формирователя 4 коротких импульсов, а вторым входом — к выходу элемента 5 сравнения, фазочувствительный выпрямитель 7, подключенный первым входом к второму выхо! и 1836804 АЗ (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Использование: в электроприводах с частотно-токовым управлением. Сущность изобретения: устройство содержит двигатель, ротор которого механически соединен с ротором фазовращателя, задающий генератор, фазочувствительный выпрямитель, делитель частоты, блок питания, элемент сравнения, блок. определения направления движения, за счет чего и расширяется область применения. 4 ил. ду задающего генератора 3, вторым входом — к выходу делителя 6 частоты, а выходом— через блок 8 питания к фазным обмоткам двигателя.1, и блок 9 определения направлений движения, подключенный первым входом к дополнительному выходу задающего генератора 3, а вторым входом — к выходу формирователя 4 коротких импульсов, при этом первый вход элемента 5 сравнения подключен к дополнительному выходу блока 8 питания, а второй вход — к выходу блока 9 определения направления движения.

Блок 8 питания содержит задатчик 10 тока, блок 11 умножения и усилитель 12.

Выход задатчика 10 тока соединен с первым входом блока 11 умножения и образует дополнительный выход блока 8 питания, вхо" дом которого является второй вход блока 11 умножения. Выход блока 11 умножения соединен с входом усилителя 12, выход которого образует выход блока 8 питания.

Блок 9 определения направления движения содержит генератор 13 синхронизации, двухканальный ключ 14, элемент 15 согласования, реверсивный счетчик 16 и

1836804 элемент 17 ИЛИ, Первый и второй входы двухканального ключа 14 являются входами блока 9. Выход генератора 13 синхронизации соединен с третьим входом двухканального ключа 14 и первым входом элемента 15 согласования. второй и третий входы которого соединены с выходами двухканального ключа 14. Выходы элемента 15 согласования соединены с входами реверсивного счетчика 16, выходы которого соединены с входами элемента 17 ИЛИ и являются выходом блока 9. Выход элемента

17 ИЛИ соединен с четвертым входом двухканального ключа 14.

Делитель 6 частоты содержит последовательно соединенные двухканальный распределитель 18 импульсов и переключатель

19 импульсов. Первым входом делителя 6 частоты является вход распределителя 18 импульсов, вторым входом — управляющий вход переключателя 19 импульсов, а выходом — выход переключателя 19 импульсов.

Элемент 5 сравнения может быть выполнен по схеме, содержащей компаратор

20, триггеры 21, 22 и элемент 23 ИЛИ. Триггер 21 подключен информационным входом

О к прямому выходу компаратора 20, а триггер 22 — к инверсному. выходу компаратора

20. Элемент 23 ИЛИ подключен входами к выходам триггеров 21, 22. Первым входом элемента 5 сравнения является вход компаратора 20, вторым входом — тактовые входы

С триггеров 21, 22, а выходом — выход элемента 23 ИЛИ.

Фазочувствительный выпрямитель 7 в упрощенном варианте представляет собой два элемента выборки — хранения, каждый из которых включает B себя управляемый ключ и запоминающий конденсатор. Входные цепи ключей образуют первый вход, а цепи коммутации ключей — второй вход фазочувствительного выпрямителя 7.

Задающий генератор 3 может быть выполнен с использованием генератора импульсов, счетчиков импульсов, постоянных запоминающих устройств, запрограммированных по законам синуса и косинуса, и цифра-аналоговых преобразователей, Электропривод работает следующим образом. В качестве синхронного двигателя

1 рассматривают линейный индукторный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, а е качестве фазовращэтеля 2— датчик индуктивный линейных перемещений. Шаг зубцовой зоны двигателя 1 равен удвоенному шагу печатных обмоток фазовращателя 2.

Согласно частотно-токовому способу управления необходимо в фаэных обмотках двигателя формировать токи

Ь=К1ГОд, ie=KtFUa, (1) где UA=Kgsin p, Ua=Kzcos p (2) — опорные сигналы управления синхронным двигателем.

2к

Р = — Х вЂ” аргумент, определяющий тд, положение подвижного элемента двигателя вдаль направления движения Х; тдв — шаг зубцовой зоны двигателя;

F — задание требуемой силы тяги;

K>, Kz — постоянные величины.

Требуемые токи (1) вырабатывают в фазных обмотках двигателя 1 с помощью управляемого блока 8 питания.

На вход блока 8 питания поступают опорные сигналы управления UA, 0в. Задатчик 10 тока формирует сигнал F задания требуемой силы тяги. С помощью блока 11 умножения опорные сигналы перемножаются с сигналом задания требуемой силы тяги.

Усилитель 12 представляет собой регулируемый источник тока. Он преобразует входные сигналы в пропорциональные им токи в фэзных обмотках двигателя 1.

Опорные сигналы управления (2) вырабатывают с помощью фазочувствительного выпрямителя 7.

Нэ первый вход фэзочувствительного выпрямителя 7 поступает двухфазное синусоидальное напряжение с опорной частотой ы 4=Кз sin сот, 13,=Кз cos(c) t (4) где К з — постоянная величина. . На второй вход блока 7 приходит после35 довательность коротких импульсов, которую формируют следующим образом.

Входную цепь фазовращателя 2 запитывэют синусоидальным напряжением с частотой 203 . С выхода фазовращателя 2

40 снимают напряжение

Ог=К4 sin(2 ю t- ф).

2л где ф = X — аргумент, определяющий тдат положение подвижного элемента фазовра45 щателя вдоль. направления движения Х; тд„— шэг печатных обмоток фазовращателя;

K4 — постоянная величина.

Пасхаn тдв=2 тдат, To c y eToM (3) выходной сигнал фэзоврэщателя 2 преобразуют к виду

02=К4 sin2(m t — p) (5).

Формирователь 4 преобразует выходной сигнал фазовращателя 2 в последовательность коротких импульсов. Эти импульсы вырабатываются в момент смены знака входного сигнала формирователя 4 с отрицательного нэ положительный. Соглас1836804 но (5) короткие импульсы формируются в моменты времени ! л -я где I-О, 1,2..., Сформированные импульсы поступают на первый вход управляемого делителя 6 частоты, выходной сигнал которого является вторым входным сигналом фазочувствительного выпрямителя 7.

Делитель 6 частоты уменьшает частоту следования входных импульсов в два раЗа.

С выхода делителя 6 частоты снимают импульсы в моменты времени

0j= — - . I=O. 1, 2, ..., или в момент времени а» - — - - — —

Согласно (4) в первом случае на выходе фазочувствительного выпрямителя 7 формируются требуемые опорные сигналы (2), во втором же случае — инверсные сигналы.

В первом случае фазные обмотки"двигателя 1 будут запитываться токами (1). Линейный двигатель 1 начнет развивать силу тяги, направление которой будет соответствовать знаку выходного сигнала задатчика

16 тока. Во втором же случае возникающая сила тяги будет противоположна по знаку.

С помощью блока 9 определяют направление движения подвижного элемента двигателя 1, а с помощью элемента 5 сравнения определяют соответствие направления движения знаку задания силы тяги. В первом случае выходной сигнал элемента 5 сравнения не изменит состояния переключателя

19 импульсов в делителе 6 частоты. Электропривод будет функционировать в полном соответствии с принципом частотно-токового управления.

Во втором случае элемент 5 сравнения сформирует сигнал, который изменит состояние переключателя 19 импульсов. На второй вход фэзочувствительного выпрямителя 7 начнет поступать последовательность импульсов, смещенная по фазе на угол Л . Это и приведет выходной сигнал фазочувствительного выпрямителя 7 к требуемому виду.

Блок 9 определения направления движения работает следующим образом. На первый и второй входы блока 9 поступают последовательности импульсов, следующих с частотами входного и выходного сигналов фазовращателя 2. В исходном состоянии двухканальный ключ, 14 открыт, и эти импульсы проходят нэ входы для прямого и обратного счета реверсивного счетчика 16.

50 тывают без использования вспомогательного датчика положения. Это расширяет область применения электропривода за счет обеспечения возможности управления двигателем, на валу которого не допустима установка вспомогательного датчика положения.

Поскольку при движении подвижного элемента фазовращателя 2 в одном направлении частота его выходного напряжения увеличивается по отношению к частоте входного напряжения, а при движении в другом направлении — уменьшается, то по истечение некоторого времени в зависимости от направления движения сформируется импульс на выходе переноса или на выходе заема реверсивного счетчика 16.

Этот импульс, определяющий направление движения, поступает на выход блока 9, а также через элемент 17 ИЛИ закрывает двухканальный ключ 14, тем самым блокирует дальнейшее функционирование блока 9.

Для исключения сбоя в работе реверсивного счетчика 16 при одновременном приходе импульсов нэ входы блока 9 предусматривают разнесение во времени входных, импульсов реверсивного счетчика 16 с помощью элемента 15 согласования и генератора 13 синхронизации.

Элемент 5 сравнения работает следующим образом. В исходном состоянии выходной сигнал элемента 5 сравнения соответствует логическому нулю. Сигнал, приходящий от задатчика 10 тока преобразуется компаратором 20 в логический сигнал, который определяет заданное начальное направление движения подвижного элемента двигателя. . При совпадении заданного и действительного направлений движения выходной сигнал элемента 5 сравнения остается нулевым, При движении подвижного элемента двигателя в сторону, противоположную заданному направлению движения, один из триггеров 21, 22 установится в состояние логической единицы, тем самым на выходе элемента 5 сравнения сформируется сигнал, соответствующий логической единицы, тем самым на выходе элемента 5 сравнения сформируется сигнал, соответствующий логической единице.

Таким образом предлагаемый электропривод позволяет управлять синхронным двигателем с использованием фазовращателя, у которого коэффициент электрической редукции больше коэффициента электрической редукции синхронного двигателя. В предлагаемом электроприводе, в отличие от известного, опорные сигналы управления синхронным двигателем выраба1836804

Формула изобретения

1. Электропривод с частотно-токовым управленивм, содержащий синхронный двигатель, ротор которого механически соединен с ротором фазовращателя, вход фаэовращателя соединен с первым выходом задающего генератора, второй выход которого соединен с первым входом фазочувствитвльного выпрямителя, второй вход которого соединен с выходом делителя частоты, выход фазовращателя соединен с входом формирователя коротких импульсов, выход которого соединен с первым входом делителя частоты,- выход фазочувствительного выпрямителя соединен с входом блока питания, выводы фазных обмоток двигателя, подключены к выходу блока питания, выход элемента сравнения соединен с вторым входом делителя частоты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области применения, введен блок определения направления движения, а блок питания и задающий генератор снабжены дополнительным выходом каждый, блок питания выполнен в виде задатчика тока, блока умножения и усилителя, выход задатчика тока соединен с входом блока умножения и . образует дополнительный выход блока питания, связанный с первым входом элемента сравнения, выход блока умножения соединен с входом усилителя, выход которого образует выход блока питания, второй вход элемента сравнения соединен с выходом блока определения направления движения, первый вход которого соединен с

5 дополнительным выходом задающего генератора, а второй вход — с выходом формирователя коротких импульсов.

2, Электропривод по и. 1, о т л и ч а ю10 щи и с я тем, что блок определения направления движения содержит генератор синхронизации, двухканальный ключ с четырьмя входами, элемент согласования с тремя входами, реверсивйый счетчик, логический эле15 мент ИЛИ, первый и второй входы двухканального ключа образуют первый и второй входы блока определения направления движения, выход генератора синхронизации соединен с третьим входом

20 двухканального ключа и первым входом элемента согласования, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами двухканального ключа, выходы элемента согласования соединены с входами

25 реверсивного счетчика, выходы которого соединены соответственно с входами логического элемента ИЛИ и образуют выход. блока определения направления движения, а выход логического элемента ИЛИ соеди30 нен с четвертым входом двухканального ключа. иг.

Составитель M. Ярославцев.

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор о, Густи педактор С, Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3027 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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