Устройство для управления электродвигателем переменного тока в следящем режиме

Устройство для управления электродвигателем переменного тока в следящем режиме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиик

Социапистичесии«

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлено 23. 05. 80 (2! ) 2929321/24 07 с ApkclKäkkåkkåì заявки М (23)Приоритет(51)М. Кл.

Н 02 P 7/42

H 02 P 5/34

6ауаарстк««ьй кем«тат

СССР

«о явлаы «зобрете««й

« откфыт«й

Опубликовано 15.07.82 ° Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 17.07 ° 82 (53) УЙК62-83:

:621,313.333. .072.9(088.8) Г.И. Андреев, М.С. Городецкий, Д,Б. Изосимов, Б.К. Левин, Я.Ф1. Лифшиц, В.А. Ратмиров, Л.М. Спивак и .. Уткин

В."

Ордена Трудового Красного Знамени экспериме ф ьный:: т1 ., . научно-исследовательский институт металлор фщих;. -„. станков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В СЛЕДЯЩЕМ РЕЖИМЕ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемом электроприводе на базе короткозамкнутого асинхронного и синхронного двигателей, применяемом в отрас5 лях народного хозяйства, где требуется высокая точность воспроизведения заданных параметров управления, в частности, в станках с числовым про" граммным управлением. ГВ

Известно устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее координатный преобразователь, связан" ный через узлы с релейными характеристиками с преобразователем энергии на ключевых элементах, который подключен к обмоткам асинхронного двигателя f13 .

Недостаток этого устройства состоит в низкой точности воспроизведения 20 заданного движения, что определяется низкой точностью используемых датчиков и сложностью аналоговых коорди" натных преобоазояаний.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления электродвигателем переменного тока в следящем режиме, в котором реализуются "скользящие режимы". Это устройство содержит два формирователя сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производ ных, датчик фазных составляющих пото". косцепления ротора, подключенный к первой группе входов координатного преобразователя, выход которого свя" эан через преобразователь числа фаз и блок формирователей релейных сиг" налов с входом преобразователя энергии на ключевых элементах, выход которого связан с обмотками статора асинхронного электродвигателя, два узла с нелинейными характеристиками типа "гистерезис", вход каждого из которых подключен к выходу одного ив формирователей сигнала комбинации ошибки-управления и ее производных, а выходы подключены к второй t-pynne линейной комбинации ошибки управления и ее производных и с одним из входов второго формирователя сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных, выход преобразователя аналог-частота соединен с входом первого реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика соединен с входом постоянного запоминающего блока значений синуса и косинуса угла и с соответствующим входом логического формирователя команд управления, выход импульсного датчика положения соединен с входами обоих реверсивных счетчиков, выход второго реверсивного счетчика через цифро-аналоговый преобразователь соединен с соютветствующим входом второго формирователя сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных.

На чертеже представлена блок-схема устройства для управления электродвигателем переменного тока в следяУстройство содержит импульсный датчик 1 положения ротора, датчик 2 фазных токов статора, преобразователь 3 координат, преобразователь 4 аналог-частота, реверсивные счетчи" ки 5 и 6, цифро-аналоговый преобразо" ватель 7, постоянный запоминающий блок 8 значений синуса и косинуса угла, формирователи 9 и 10 сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных, два узла 11 и 12 с нелинейными характеристиками типа

"гистерезис", логический формирователь 13 команд управления, преобразователь энергии 14 на ключевых элементах, при этом входы преобразователя 3 координат соединены с выходами датчика 2 фазных токов и выходами постоян- . ного запоминающего блока 8 значений синуса и косинуса угла, а. выходы его соединены с входом преобразователя 4 аналог"частота, с входом первого формирователя 9 сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее произ" водных и с одним из входов второго формирователя 10 сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее произ" водных, выход преобразователя 4 аналог-частота соединен с входом первого. реверсивного счетчика 5, выход которого соединен с входом блока 8 и с соответствующим входом логического формирователя 13 команд управления; выход импульсного датчика 1 положе3 944047 4 входов координатного преобразовате" ля (2 .

Это устройство принципиально может обеспечить высокую точность управления, однако в промышленных условиях зту точность реализовать не удается по следующим причинам: непосредственное измерение фазных составляющих потокосцепления ротора ограничивается значительной температурной неста- . !О бильностью датчиков и сложностью их встройки в двигатель, широкое применение импульсных датчиков положения приводит к необходимости осуществлять коррекцию формирователя сигнала !5 линейной комбинации ошибки по положеию и ее производных при помощи сигала о моменте двигателя, который в этом устройстве не формируется. Кро-I

1 того, указанное устройство имеет M схему формирования команд управления, содержащую аналоговый координатный преобразователь и аналоговый преобразователь числа фаз. Все .это снижает точность и надежность устройст- г5 ва и ограничивает область его применения. .Цель изобретения - повышение точности и надежности управления электродвигателями переменного тока. 30

Указанная цель дсстигаетсябтем, что в устройство для управления электродвигателем переменного тока в сле" дящем режиме, содержащее преобразо-. ватель энергии на ключевых элементах, 35 импульсный датчик положения ротора, два формирователя сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных, выходы которых соединены с входами двух узлов с нелинеййы- 4О ми характеристиками типа "гистерезис", выходы которых подключены к соответствующим входам логического формирователя команд управления, а выход последнего подключен -к управля- 45 ющему входу преобразователя энергии на ключевых элементах, преобразователь координат, введены датчик фазных токов статора, преобразователь аналог-частота, два реверсивным счетчика,.постоянный запоминающий блок значений синуса и косинуса угла, причем входы преобразователя координат соединены с выходами датчика токов и выходами постоянного запоминающего

55 блока значений синуса и косинуса угла, а выходы его соединены с входом преобразователя аналог-частота, с входом первого формирователя сигнала

5 944 ния ротора соединен с входами обоих реверсивных счетчиков 5 и 6, выход второго реверсивного счетчика 6 через цифро-аналоговыи преобразова. тель 7 соединен с соответствующим вхо-з дом формирователя 10 сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных, выходы формирователей.9 и 10 через узлы 11 и 12 соединены с логическим формирователем 13 команд управления.

При управлении асинхронным двига". телем устройство работает следующим образом.

На входы преобразователя 3 координат поступают сигналы о компонентах 1,, 1 тока статора в неподвиж- ной системе координат от датчика 2 токов и значение синуса и косинуса угла 8< вектора потокосцепления рото- to ра с выхода постоянного запоминающего блока 8. На выходах преобразователя 3 .формируются сигналы о компонентах 1+ тока статора в системе координат, вращающейся синхронно с вектором по- 25 токосцепления ротора. Сигнал компоненты 1 ., содержащий информацию о ли-. нейной комбинации потокосцепления ро" тора и его производной, поступает на вход формирователя 9. На другой вход зе формирователя 9 поступает сигнал о заданном потокосцеплении. Сигнал о компоненте 1О, пропорциональной мо.менту двигателя, поступает на вход преобразователя 4 аналог-частота и .на корректирующий вход формирователя 10. На выходе преобразователя 4 формируется последовательность импульсов, частота которых пропорциональна сигналу о компоненте iq. Выход о датчика 1 положения ротора подключен на соответствующие входы реверсивных счетчиков 5 и 6, на входы которых поступают также сигнал с выхода пре" .образователя 4 и сигнал о заданном перемещении 8 соответственно. На выкоде реверсивйого счетчика 5 формируется код угла положения вектора потокосцепления, который подается на ,вход постоянного запоминающего блока 8 и на соответствующий вход логического формирователя команд управления 13. На выходе реверсивного счетчика 6 формируется сигнал ошибки уп- равления, который через цифро"аналоговый преобразователь 7 поступает на вход формирователя 10. Выходные сигналы формирователей 9 и 10 линейной комбинации ошибки управления и ее про"

047 6 изводных подаются на входы узлов 1Т и 12 с нелинейными характеристиками типа "гистерезис", выходы которых подключены к соответствующим входам логического формирователя 13 команд управления. Формирователь вырабатывает релейные сигналы управления ключами преобразователя 14 энергии, который питает двигатель широтно-модулированным напряжением с величиной

U0, таким образом, чтобы в "скользящих режимах" обеспечивалось равенство нулю сигналов, сформированных в формирователях 9 и 10. В этих режимах изменение во времени регулируемых параметров двигателя не зависит от параметров двигателя и параметров отдельных-блоков устройства управле" ния, а определяется изменением во времени заданий на регулируемые параметры, а также коэффициентами, принятыми в линейных комбинациях, ошибок управления и их производных. В случае управления синхронным двигателем пре" образователь 4 аналог-частота отключается от входа реверсивного счетчика 5, что соответствует заданию сколь" жения, равному нулю. Угол вылета ротора двигателя регулируется изменени" ем сигнала о задании, поступающего. на вход формирователя 9 ° В остальном работа устройства не отличается от ранее рассмотренного случая, Таким образом, за счет введения в устройство цифро-аналоговой модели асинхронного двигателя удается определить значение ряда параметров двигателя, необходимых для организации скользящего режима, непосредственное изменение которых невозможно про-. изводить с высокой точностью. Это позволяет обеспечить высокую точность управления, определяемую в основном, точностью датчиков.

Формула изобретения

Устройство для управления электро- двигателем переменного тока в следя- щем режиме, содержащее преобразователь энергии на ключевых элементах, импульсный датчик положения ротора, дв; .Формирователя сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных, выходы которых соединены, с входами двух узлов с нелинейными характеристиками типа "гистереэис", ,выходы которых подключены к соответ"

7 944а4 ствующим входам логического формирователя команд управления, а выход последнего подключен к управляющему входу преобразователя энергии на ключевых элементах, преобразователь координат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены датчик фазных токов статора, преобразователь аналог-частота, два реверсив-1в ных счетчика, постоянный запоминающий блок значений синуса и косинуса угла, причем входы преобразователя коорди" нат соединены с выходами датчика фазных токов и выходами постоянного запоминающего блока значений синуса и косинуса угла, а выходы его соединены с входом преобразователя аналогчастота, с входом первого формирователя сигнала линейной комбинации ошиб- в ки управления и ее производных и с одt ним и з . a op второго форми рователя сигнала линейной комбинации ошибки .. с .ф1 К:Ф

7 8 управления и ее производных, выход преобразователя аналог-частота соединен с входом первого реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика соединен с входом постоянно"

ro запоминающего блока значений синуса и косинуса угла и с соответствующим входом логического формирователя команд управления, выход импульсного датчика положения соединен с входами обоих реверсивных счетчиков, выход второго реверсивного счетчика через цифро-аналоговый преобразователь соединен с соответствующим входом формирователя сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Ю 1941312, кл. 21 с 59/36, 1971 °

2. Авторское свидетельство СССР

М 2463656, кл. Н 02 Р 7/42, 1977.

Составитель В. Тарасов

Редактор К. Волощук Техред Е, Харитончик Корректор 4 Гриценко

Заказ 51 7/72 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)035„ Москва Ж-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,