Устройство для регулирования абсолютного скольжения частотно-управляемого асинхронного электропривода

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ АБСОЛЮТНОГО СКОЛЬЖЕНИЯ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА , содержащее дискретный датчик частоты вращения, задахщий генератор для управления частотой питания двигателя привода,, интегратор сингналов отклонения скольжения и узел сравнения частот, выход которого соединен с входом интегратора, выхсад которого соединен с входом задающего генератора , а выходы задающего генератора и датчика частоты вращения со цинены с информсщионными входами узла сравнения частот, отличающеес я тем, что, с целью повьвиения точности регулирования и упрощения, узел сравнения частот содержит реверсивный счётчик, дешифратор, таймер и элемент памяти, информационные входы реверсивного счетчика явл5потся входами узла сравнения частот, а, выходы счетчика подключены к входам дешифратора, выход которого через элемент памяти соединен с входом интегратора, при § этом выходы таймера соединены с yci-a (Л новочным входом реверсивного счетчика и состробирующим входом элемента памяти.

„„SU„„1059649 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ч е,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ",. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3509340/24-07 (22) 11.11.82 (46) 07.12.83. Вюл. Р 45 (72) В.K.Ëóðüå, Х.И. Аляутдинов и В.И.РыбаНевский (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) 1. Заявка ФРГ 9 2752600, кл. Н 02 Р 5/40, 1979. . 2. Труды ВНИЙЭлектромеханики.

Т..41. М., 1974, с; 234-244. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

АБСОЛЮТНОГО СКОЛЬЖЕНИЯ ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА, содержащее дискретный датчик частоты вращения, зацакщий генератор для управления частотой питания двигателя привода,. интегратор сингналов отклонения скольжения и узел сравнения частот, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом задающего генератора, а выходы эадакщего генератора и датчика частоты вращения соединены с информационными входами узла сравнения частот, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования и упрощения, узел сравнения частот содержит реверсивный счетчик, дешифратор, таймер и элемент памяти, информационные входы реверсивного счетчика являются входами узла сравнения частот, а. выходы счетчика подключены к входам дешифратора, выход которого через элемент памяти соединен с входом интегратора, при Я этом выходы таймера соединены с уста новочным входом реверсивногo счетчика и со стробирующнм входом элемента памяти ° С:

1059649

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в схемах частотно-управляемого асинхронного электропривода., преимущественно в тех случаях, когда тре= буется точное поддержание неизменного абсолютного скольжения при изменяющейся в широких пределах частоте. вра ",ения двигателя привода.

Известно устройство для регулирования абсолютного скольжения, исполь- 10 зуемое в схемах частотно-управляемого ас и н хрон ного эл ек тропри вод а, в к отором сигнал дискретного датчика частоты вращения преобразуется в аналоговую форму, суммируется с постоянным 15 аналоговым сигналом, пропорциональным зацанной частоте абсолютного склоьжения, а полученный суммарный сигнал вновь преобразуется в задающем гене раторе в частоту периодических импульсов, которые поступают в статический преобразователь, питающий переменным током двигатель привода, и определяют тем самым частоту питания двигателя fl)

Недостаток устройства состоит в том, что оно не может быть применено в электроприводах с относительно малым скольжением, где требуется высокая точность поддержания последнего. Это объясняется тем, что в таких устройствах осуществляется двойное преобразование частоты: сначала из дискретной формы в аналоговую, а затем (после суммирования) сигнал вновь преобразуется в дискретную форму.

Этим преобразованиям неизбежно сопутствуют погрешности (главным образом из-за временной нестабильности входящих в преобразователи конденсаторов) . погрешность аослютного скольжения: 40 получаемого как разность двух близких по значению неточных величин (частота пчтания и частота вращения), может достигать сотен и более процентов, 45

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является, стройство для регулирования абсолютного скольжения частотно-управляемого асинхронного электропривода. 50

Устройство содержит дискретный датчик частоты вращения, задающий генератор, уз ел сравн ения частот (дис -. кретный вычитатель частоты) . интегратор сигналов отклонения <скольжен и я, а также цепь измерени я отклон ения скольжения, состоящую иэ одновибратора, стабилизатора напряжения, филь тра, з ад атчи к а с кадьжени я и узла сравнения аналоговых сигналов (сумматора) . Выходной сигнал устройства в виде импульсов частоты питания поступает на статический преобразователь, питающий переменным током асинхронный,. двигатель, а частота вращения вала двигателя измеряет- 65 ся упомянутым датчиком. Характерной особенностью этого. устройства, позволившей существенно повысить точность поддержания скольжения по сравнению с другими известными устройствами, является наличие замкнутого контура регулирования скольжения (обратная связь по абсолютному скольжению) и наличие астатичегкого звена — интегратора (2) .

Однако,в данной схеме сохраняется заметная погрешность поддерживаемого уровня абсолютного скольжения, обусловленная тем, что здесь в диг.— кретной форме (т.е. с весьма небольшой погрешностью) осуществляется только выделение последовательности импульсов скольжения, тогда как усреднение частоты скольжения и ее измерение (сравнение с заданной величиной) производятся в аналоговой форме. В результате погрешность ширины импульса одновибратора, погрешность амплитуды этого импульса за счет отклонения выходного напряжения стабилизатора, погрешность задатчика скольжения и погрешность узла сравнения частот арифметически суммируют и входят в общую погрешность. скольжения. Кроме того, необходимость преобразования дискретных импульсов скольжения в аналоговуЮ форму и необходимость последующих операций над аналоговым сигналом приводит к усложнению ,устройства.

Цель изобретения- - повышение точности регулирования и упрощения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования абсолютного скольжения частотно-управляемого асинхронного электропривода, содержащем дискретный датчик частоты вращения, задающий генератор для управления частотой питания двигателя привода, интегратор сигналов отклонения скольжения и узел сравнения частот, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого соединен с входом задающего генератора, а выходы за-. дающего генератора и датчика частоты вращения соединены с информационными входами узла сравнения частот, последний составлен из реверсивного счетчика, таймера, дешифратора и элемента памяти, причем информационные входы реверсивного счетчика являются входами узла сравнения частот, а выходы счетчика подключены к входам дешифратора, выход которого через элемент памяти соединен .с входом интегратора, при этом выходы таймера соединены с установочным входом реверсивного счетчика и со стробирующим входом элемента памяти.

На чертеже представлена функциональная блок схема устройства для

1059649 регулирования абсолютного скольжения частотно-управляемого асинхронного эл ектроп ри вода .

Устройство для регулирования абсолютного скольжени я ч аст от но-управляемого электропривода включает дат- 5 чик 1 частоты вращения и задакщий генератор 2, выходы которых соединены с информационными, входами узла

3 сравнения частот и включающего реверсивный счетчик 4, выходы которого 10 соединены с входами дешифратора 5, таймер 6, выходы которого соединены с установочным входом реверсивного счетчика 4 и со стробирукшим входом элемента 7 памяти, информационный вход которого соединен с выходом дешифратора 5, а выход -с входом интег- . ратора 8, выход которого соединен с входом задающего генератора 2. Реверсивный счетчик может быть выполнен на основе O Ê-или 3 -триггеров или может быть применен однокорпусный интегральный реверсивный счетчик. При необходимости на входе счетчика может быть включено одно из известных устройств, осуществляющих разделение во времени импульсов двух сравниваемых частот.

В качестве,дешифратора может быть использована интегральная схема типа многовходного И; с входам дешифратора могут быть присоединены в той или иной комбинации (в зависимости от требуемой величины скольжения) прямые или инверсные выходы разрядов счетчика.

В качетсве элемента памяти может быть и сп оль з ован о 3 -триггер, на инормационный вход которого поступает гнал дешифратора (в виде логического нуля или единицы), а на стробирую-40 щий вход-импульс команды записи с выхода таймера.

В качестве таймера может быть ис.пользовано мультивибратор любого типа, а при необходимЬсти поддержания 45 скольжения с очень высокой точностью — кварцевый генератор.

В - качестве; дискретного датчика частоты вращения может быть использовано датчик любого известного типа: электромеханический, фотомеханический, синхронный тахогенератор и др.

Интегратор может быть выполнен на полупроводниковом операционном усилителе, включенном по схеме интегрирующего усилителя с конденсатором в цепи обратной связи, причем каждая поступающая команда Мало должна приводить к дозированному подзаряду конденсатора, а каждая команда Много — к дозированному его разряду.

В качетсве задающего генератора может быть использован любой из известных преобразователей напряжения 65 в частоту, причем от него требуется высокой точности, поскольку его ошибка не входит в погрешность скольжения.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 частоты вращения подает на вход вь1читания счетчика 4 последовательность импульсов, частота повторения которых равна или пропорциональна частоте вращения двигателя 9, а задающий генератор 2 подает на вход сложения 4 последовательность импульсов,,частота повторения которых равна или пропорциональна часто- те напряжения питания двигателя 9.

В каждый данный момент в реверсивном счетчике 4 ояазывается записанным число, равное разности количества импульсов частоты питания, тупающих на вход с момента начала счета, и количество поступивших за это .же время импульсов частоты вращения. Этому числу в каждый данный момент соответствует на выходе дешифратора 5 уровень логического нуля или логической единицы. По периодически поступающей на стробирующий вход, элемента 7 памяти команде таймера 6 сигнал, имеющийся в этот момент на выходе дешифратора 5, записывается в.эяемент 7 памяти, где и остается в виде уровня логического нуля или логической единицы на период времени до поступления следующей команды таймера 6, по которой производится перезапись. Непосредственно за каждой перезаписью таймер 6 выдает команду на установочный вход счетчика 4. По этой команде счетчик устанавливается в исходное (в частном случае - нулевое} положение.

Двум возможным логическим уровням на выходе элемента 7 памяти соответ» ствует положительное (Много ) или отрицательное (Мало ) отклонения. фактической величины скольжения от заданного уровня. В зависимости от знака отклонения интегратор 8, соединенный с выходом элемента памяти, получает дозированную, положительную или отрицательную порцию энергии, в результате чего происходит соответствующее увеличение йли уменьшение выхцдного аналогового сигнала интегратора 8, и, как следствие, изменяется уровень частоты задающего генератора 2 и пропорционально ему — выходная частота статического преобразователя 10, т.е. частота питания двигателя, что равносильно соответствующему изменению величины скольжения.

При наличии .замкнутого контура регулирования абсолютного скольжения и при наличии в контуре астатического звена .(интегратора 8) погрешности задающего генератора 2 и

1059649

ВНИИПИ Заказ 9855/57 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.yæãîpoä,óë.Ïðîåòêíàÿ,4 интегратора 8 не влияют на уровень подцерживаемого скольжения, который определяется только точностью измерения фактического скольжения, т.е. только разрядностью счетчика 4, которую можно увеличивать, и погрешнос- 5 тью таймера, 6, которая при необходимости. может быть сделана достаточно малой. Поскольку выделение импульсов скольжения, усреднение частоты повторения этих импульсов и оценка уровня частоты скольжения производятся непосредственно в узле сравнения частот, отпадает необходимость в использовании имеющихся в известном устройстве узлов, связанных с выделением и обработкой аналоговых сигналов, что приводит к существенному упрощению конструкции.

Рассмотренное устройство с реверсивным сч:тчиком,, дешифратором, элементом памяти и таймером, используемым для выделения, усреднения, измерения и оценки частоты скольжения, позволяет повысить точность регулирования (снизить погрешность на порядок нли более) и упростить схему за счет устранения узлов, связанных с преобразованием дискретного сигнала в аналоговую форму и последующей обработкой аналогового сигнала (одновибратор, стабилиз атор напряжения, фильтр, задатчик скольжения, сумматор), по сравнению с базовым объектом, принятым эа прототип.