Гистерезисный электропривод

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть .использовано для частотного регулирования гистерезисного гироскопического электропривода с пилообразной модуляцией частоты вращения. Цепью изобретения является повьппение стабильности энергетических и электромеханических характеристик электрорривода . Стабилизация характеристик гистерезисного электродвигателя при частотном регулировании достигается за счет стабилизации магнитного состояния ротора электродвигателя путем заданиятребуемой вольтсекундной площади намагничивающих импульсов, что обеспечивается введением в структуру электропривода блока умножения 12. Электропривод содержит последовательно соединенные регулятор 4 напряжения и инвертор 1 напряжения, выход которого через датчик 8 тока подключен к статорным обмоткам гистерезисного электродвигателя 3. Выход датчика 8 тока через блок 10 сравнения подключен к управляющему входу регулятот а 4 напряжения. Ко второму входу бЪока 10 сравнения подключен выход задатчика 9 тока. Канал управления инвертором 1 напряжения содержит последовательно соединенные задающий генератор 5, далитель 6 частоты и фазорасщепитель 7. Намагничивающие импульсы формируются блоком 2 импульсного намагничивания, включенным в § (Л Од сх

СОЮЗ СОВЕТСНИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1261078 А1 (59 4 Н 02 Р 5/34 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A8TOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3812355/24-07 (22) 19.11.84 (46) 30.09..86. Бюп. пъ 36 (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при

Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) А.Г.Гарганеев и А.С.Сухин (53) 621, 316 ° 718. 8: 621. 313 ° 323 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 530407, кл. Н 02 P 1/10, Н 02 Р 7/42, 1976.

Авторское свидетельство СССР

В 767927, кл. Н 02 P 5/34, Н 02 P 7/42, 1980. (54) ГИСТЕРЕЗИСНЫИ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть .использовано для частотного регулирования гистерезисного гироскопического электропривода с пилообразной модуляцией частоты вращения. Целью изобретения является повьппение стабильности энергетических и электромеханических характеристик электропривода. Стабилизация характеристик гистерезисного электродвигателя при частотном регулировании достигается sa счет стабилизации магнитного состояния ротора электродвигателя путем задание требуемой вольтсекундной площади намагничивающих импульсов, что обеспечивается введением в структуру электропривода блока умножения 12.

Электропривод содержит последовательно соединенные регулятор 4 напряжения и инвертор 1 напряжения, выход которого через датчик 8 тока подключен к статорным обмоткам гистерезисного электродвигателя 3. Выход датчика 8 тока через блок 10 сравнения подключен к управляющему входу регулятора 4 напряжения. Ко второму входу 6 чоха 10 сравнения подключен выход задатчика 9 тока. Канал управления ннвертором 1 напряжения содержит последовательно соединенные задающий генератор 5, делитель б частоты и фазорасщепитель 7. Намагничивающие импульсы формируются блоком 2 импульсного намагничивания, включенным в

1261078 одну из фаз питания электродвигателя 3. Канал управления блоком 2 импульсного намагничивания содержит последовательно соединенные блок 11 задания параметров намагничивающих импульсов и блок 12 умножения, второй вход которого подключен к выходу регулятора 4 напряжения, а входы блока 11 соединены с выходами фазорасщепителя 7 и задающего генератора 5.

1 з,п. ф-лы., 2 ил.

1 2

Изобретение относится к электро параметров намагничивающих импульсов, технике и может быть использовано второй управляющий вход которого соедля частотного регулирования гисте- динен с выходом задающего генераторезисных электроприводов, применяе-. ра 5. мых, в частности, в гироскопических 5 Блок 11 задания параметров намагприборах с пилообразной модуляцией ничивающих импульсов (фиг. 2) содеркинетического момента. жит три программируемых счетчика 13Целью изобретения является повы- 15, четыре RS-триггера f 6-19, три шение стабильности энергетических и элемента 2И-НЕ 20-22, схему 23 вьщеэлектромеханических характеристик 1(ления заднего фронта импульса намаг"

> электропривода. ничивания и схему 24 выделения фронНа фиг. 1 приведена функциональ- тов фазного напряжения, причем выход ная схема гистерезисного электропри- первого элемента 2И-HE 20 подсоедивода, на фиг. 2 — схема блока зЪда- нен к входу первого программируемого

Ф ния параметров намагничивающих им- :>5 счетчика 13, выход которого связан пульсов. с S-входом первого RS-триггера 16 и

Гистерезисный электропривод содер- R-входом второго RS-триггера 17, выжит инвертор 1 напряжения, два выход- ход которого подсоединен к первому ных зажима которого непосредственно, входу первого элемента 2И-НЕ 20, выа третий через блок 2 импульсного 2б,ход второго элемента 2И-НЕ 21 подсоенамагничивания связаны со статорнымн динен к входу второго программируеобмотками гистерезисного электродви- мого счетчика 14, выход которого свягателя 3, силовой вход инвертора 1 зан с. R-входом первого RS-триггера напряжения подключен к выходу регуля- 16 и R-входом третьего RS-триггера тора 4 напряжения, силовой вход кото- +,18, выход которого подсоединен к перрого снабжен зажимами для подключе- вому входу второго элемента 2И-НЕ 21, ния к источнику постоянного тока, выход первого RS-триггера 16 подсоепоследовательно соединенные задающий динен к первому входу третьего элегенератор 5, делитель 6 частоты и фа- мента 2И-НЕ 22, выход третьего прозорасщепитель 7, выходы которого нод- 30 граммируемого счетчика 15 связан с ключены к управляющим входам кивер- S-входом четвертого RS-триггера 19, тора 1 напряжения, датчик 8 и задат- выход которого соединен с вторым чик 9 тока статора гистерезисного входом третьего элемента 2И-НЕ 22, электродвигателя 3, подключенный че- .выход схемы 23 вьщеления заднего рез блок 10 сравнения к управляющему З фронта импульса намагничивания подвходу регулятора 4 напряжения, блок соединен к R-входу четвертого RS-триг11 задания параметров намагничиваю- irepa 19>объединенные Ь-входы второго щих импульсов, первым управляющим и третьего RS-триггеров 17, 18 и входом связанный с одним из выходов вход третьего программируемого счетфазорасщепителя 7, блок 12 умноже- и1чика 15 подсоединены к выходу схемы ния, первым входом связанный с выхо- 24 выделения фронтов фазного напрядом регулятора 4 напряжения, выхо- жения, вход которой является первым дом — с управляющим входом блока 2,управляющим входом блока 11 задания . импульсного намагничивания, а вторым параметров намагничивающиХ импульвходом — с выходом блока 11 задания сов, объединенные вторые входы перблока 12 умножения поступает на блок

2 импульсного нагмагничивания, производящий намагничивание ротора гистерезисного электродвигателя 3.

Блок 11 задания параметров намагничивающих импульсов (фиг. 2) работает следующим образом.

В начальный момент времени, определяемый передним фронтом сигнала на одном из выходов фазорасщепителя 7, RS-триггеры 17 и 18 находятся в сос— тоянии логической единицы, разрешая прохождение высокой частоты задающего. генератора 5 через элементы 2ИНЕ 20 и 21 на входы программируемых счетчиков 13 и 14. Программируемый счетчик 13 отсчитывает определенное заранее и соответствующее переднему фронту (фазе ot„ ) импульса намагничивания количество к„ импульсов задающего генератора 5. Аналогично программируемый счетчик.t4 отсчитывает определенное заранее и соответствующее заднему фронту импульса намагничивания количество к импульсов задающего генератора 5.

В момент окончания счета сигнал с выхода. программируемого счетчика 13 переводит RS-триггер 16 в состояние логической единицы, а RS-триггер 17— в состояние логического нуля. При этом запрещается прохождение импульсов задающего генератора 5 на вход программируемого счетчика 13 и происходит перезапись двоичного кода числа к„„,. С этого момента времени на выходе RS-триггера 16 и на выходе логического элемента 2И-НЕ 22 начинается формирование импульса намаг- ничивания, а программируемый счетчик

13 опять готов к формированию фазы очередного импульса намагничивания по сигналу схемы 24 выделения фронтов фазного напряжения. Через время, соответствующее длительности „ импульса намагничивания на выходе программируемого счетчика 14 появляется сигнал, переводящий RS-триггеры 16, 18 в состояние логического нуля. При этом запрещается прохождение импульсов задающего генератора 5 на вход программируемого счетчика 14 и.происходит перезапись двоичного кода числа к . С этого момента времени на выходе RS-триггера 16 и на выходе логического элемента 2И-НЕ 22 прекращается формирование импульса намагничивания, а программируемый счетчик з 1261078 вого и второго элементов 2И-НЕ 20 и

21 являются вторым управляющим входом блока 11 задания параметров намагничивающих импульсов, а объединенные выход третьего элемента 2И-НЕ 5

22 и вход схемы 23 выделения задне— го фронта импульса намагничивания выходом блока 11 зад ния параметров намагничивающих импульсов.

Электропривод работает следующим образом.

Во время частотного регулирования электродвигателя 3 сигнал с выхода задающего генератора 5, работающего по заранее определенной программе, через делитель 6 частоты поступает на вход фазорасщепителя 7, на выходе которого образуется трехфазная система сигналов управления инвертором

1 напряжения. Выходной ток инвертора 1 (электродвигателя 3) стабилизируется при помощи регулятора 4 нап. ряжения по сигналам датчика 8 тока электродвигателя 3 на уровне, определяемом задатчиком 9. При этом неизменному уровню тока соответствует неизменный уровень потока сигналов электродвигателя 3. Процесс изменения частоты сопровождается формированием намагничивающих импульсов,обес- ЗО печивающих перевозбуждение электродвигателя 3 в синхронном режиме работы и в области малых частот скольжения ротора. При этом блок 11 задания параметров намагничивающих им- З5 пульсов формирует в любых режимах работы электропривода импульсы с постоянными относительно фазного напряжения электродвигателя 3 фазой и длительностью, измеряемые в электри- 4б ческих градусах. Кроме того, всегда поддерживается постоянным отношение частоты следования намагничивающих импульсов к частоте напряжения пита ния электродвигателя 3 (относительная45 частота).

Сформированные по частоте, фазе и длительности импульсы нагманичивания поступают на блок 12 умножения, представляющий собой ключ, работаю- 50 щий во время отсутствия намагничивающего импульса на заряд накопителя электрической энергии до значения, соответствующего выходному напряжению регулятора 4 напряжения и выпол- 55 няющей совместно с блоком 11 функцию стабилизации в льтсекундной площади намагничивающего импульса. Сигнал с

12б10

14 опять готов к формированию заднего фронта (длительности) очередного импульса намагничивания по сигналу схемы 24 выделения фронтов фазного напряжения. Частота формирования импульсов намагничивания определяется двои ным кодом программируемого счетчика 15, сигнал с выхода которого периодически переводит RS-триггер 19 в состояние логической единицы и разрешает прохождение очередного импульса намагничивания на выход логического элемента 2И-НЕ 22. После его прохождения схема 23 выделения заднего фронта импульса намагничивания переводит RS-триггер 19 в состояние логического нуля . В таком. состоянии RS-триггер 19 остается до прихода очередного сигнала с выхода программируемого счетчика 15. 20

Таким образом, при частотном регулировании гистерезисного электродвигателя с импульсным намагничиванием обеспечивается регулировка абсолютной длительности импульса обратно 25 пропорционально, а его амплитуды— прямо пропорционально частоте вращес ния ротора при сохранении фазы и относительной частоты следования импульсов, что позволяет стабилизиро- gp вать магнитное состояние ротора, его скольжение, потери в электродвигателе, т.е. электромеханические и энергетические характеристики электропривода. 35

Формула из обретения

1. Гистерезисный электропривод, содержащий инвертор напряжения, два выходных зажима которого непосредственно, а третий через блок импульсного намагничивания связаны со статорными обмотками гистерезисного электродвигателя, силовой вход инвер-45 тора напряжения подключен к выходу регулятора напряжения, силовой вход которого снабжен зажимами для подключения к источнику постоянного тока, последовательно соединенные задающий 5р генератор, делитель частоты и фаэорасщепитель, выходы которого подключены к управляющим входам инвертора напряжения, датчик и задатчик тока статора гистереэисного электродвига- 55 теля, подключенные через блок сравнения к управляющему входу регулятора напряжения, блок задания параметров

78 нагманичивающих импульсов, первым управляющим входом связанный с одним из выходов фазорасщепителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности энергетических и электромеханических характеристик, в него введен блок умножения, первым входом связанный с выходом регулятора напряжения, выходом — с управляющим. входом блока импульсного намагничивания, а вторым входом — с выходом блока задания параметров намагничиваюших импульсов, второй управляющий вход которого соединен с выходом задающего генератора.

2. Электропривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок задания параметров намагничивающих импульсов содержит три программируемых счетчика, четыре RS-триггера, три элемента 2И-НЕ, схему выделения заднего фронта импульса намагничивания и схему выделения фронтов фазного напряжения, причем выход первого элемента 2И-НЕ подсоединен к входу первого программируемого счетчика, выход которого связан с S-входом nepsoro RS-триггера и К-входом второго

RS-триггера, выход которого подсоединен к первому входу первого элемента 2И-НЕ, выход второго элемента 2И-.

НЕ подсоединен к входу второго программируемого счетчика, выход которого связан с R-входом первого RSтриггера и R-входом третьего RS-триггера, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента 2И-НЕ, выход первого RS-триггера подсоединен к первому входу третьего элемента

2И-НЕ, выход третьего программируемого счетчика связан с S-входом четвертого RS-триггера, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента 2И-НЕ, выход схемы выделения заднего-фронта импульса намагничивания подсоединен к R-входу четвертого

RS-триггера, объединенные S-входы второго и третьего RS-триггеров и вход третьего программируемого счетчика подсоединены к выходу схемы выделения фронтов фазного напряжения, вход которой является первым управляющим входом блока задания параметров намагничивающих импульсов, объединенные вторые входы первого и второго элементов 2И-НЕ являются вторым управляющим входом блока задания пара7.

1261078

Составитель С.Позднухов

Техред М.Ходанич Корректор А.Зимокосов

Редактор M.Íåäîëóæåíêo

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Paymczas наб., д. 4/5

Заказ 5242/56

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул.Проектная, 4 метров намагничивающих импупьсов, а объединенные выход третьего элемента 2И-НЕ и вход схемы выделения заднего фронта импульса намагничивания —, выходом блока задания параметров намагничивающих импульсов.