Электропривод с частотно-токовым управлением

 

Изобретение относится к электротехнике и может быт1, использовано в прокьшленных системах воспроизведения движений. Целью изобретения является повьшение стабильности работы и снижение трудоемкости настройки электропривода . Указанная цель достигается введением в электропривод с частотнотоковым управлением счетчика 9, регистра 10, двух постоянных запоминающих устройств 11, 12 и двух цифроаналоговых преобразователей 13, 14 и выполнением генератора 5 опорной частоты в виде генерат ора импульсов-. Введение указанных узлов позволяет уменьшить. временные и температурные дрейфы, снизить требования к точной настройке электропривода. 2 ил о (Л N5 N9

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 02 Р 7 42

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3908748/24-07 (22) 11.06.85 (46) 23.12.86. Бюл. У 47 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Б.М.Боченков, С.И.Гулевский, М.С.Каплун, С.В.Нечаев, С.Л.Рояк, Л.В.Смоляр и Ф.К.Фоттлер (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 864476, кл. Н 02 P 5/36, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1136292, кл. Н 02 P 7/42, 1981. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ

УПРАШП НИЕМ

„„Я0 „, 1279042 А 1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промьппленных системах воспроизведения движений. Целью изобретения является повышение стабильности работы и сйижение трудоемкости настройки электропривода. Указанная цель достигается введением в электропривод с частотнотоковым управлением счетчика 9, регистра 10, двух постоянных запоминающих устройств 11, 12 и двух цифроаналоговых преобразователей 13, 14 и выполнением генератора 5 опорной частоты в виде генератора импульсов-. Введение указанных узлов позволяет уменьшить)временные и температурные дрейфы, снизить требования к точной настройке электропривода. 2 ил.

1279042

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе синхронных двигателей, и может быть использовано в промьппленных системах воспроизведения движений, в которых определяющими требованиями являются бесконтактность привода, надежность и точность, например в металлорежущих станках, моделирующих 10 динамических стендах и т.д.

Цель изобретения — повьппение стабильности работы и снижение трудоемкости настройки электропривода с частотно-токовым управлением за счет 15 использования элементов цифровой техники.

На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода с частотнотоковым управлением, на фиг.2 — схема 20 возможноrо выполнения блока сorласования частот.

Электропривод с частотно-токовым управлением (фиг,1) содержит синхронный двигатель (СД) 1 с установленным 25 на его валу датчиком 2 положения (ДП) ротора, усилитель 3 фазных токов (УФТ), выходы которого подключены к фазным обмоткам СД 1, блок 4 задания амплитуды тока (БЗАТ) с опорными вхо- 30 дами, генератор 5 опорной частоты (ГОЧ), блок 6 согласования частот (БСЧ), блок 7 задания начальной фазы (БЗНФ) тока СД и фазосмещающий блок (ФСБ) 8 с двумя входами,, первый из которых подключен к выходу БЗНФ 7, а второй — к выходу ДП 2 ротора, при этом вход БСЧ 6 подключен к выходу

ГОЧ 5, а выход — к входу ДП 2 ротора.

В электропривод с частотно-токовым 40 управлением введены счетчик (СЧ) 9, регистр (Р) 10 с информационным и опорным входами, постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) 11 и 12, запрограммированные по законам синуса и 45 косинуса соответственно, и цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 13 и

14, ГОЧ 5 выполнен в виде генератора импульсов, при этом информационный вход P 10 через СЧ 9 подключен к выходу ГОЧ 5, опорный вход P 10 — к выходу ФСБ 8, а выход P 10 подключен к объединенным между собой входам ПЗУ

11 и 12, выход каждого из которых через соответствующий ЦАП 1I3 и 14 соединен с одноименным опорным входом

БЗАТ 4, выходами подключенного к управляющим входам УФТ.3.

УФТ 3 представляет собой многофазный усилитель напряжений, охваченный пофазно жесткой отрицательной обратной связью по выходному току, и может быть выполнен, например, на базе непосредственного преобразователя частоты.

БЗАТ 4 представляет собой координатный преобразователь, в котором напряжения задания U, П продольной и поперечной составляющих тока СД 1, представленные в осях, жестко связанных с ротором СД 1, преобразуются в фазные напряжения задания тока СД 1 в неподвижной системе координат.

ГОЧ 5 может быть выполнен по любой из известных схем генератора импульсов.

БСЧ 6 (фиг.2) может быть выполнен по схеме, содержащей делитель 15 частоты (ДЧ), счетчик (СЧ) 16, постоянные запоминающче устройства (ПЗУ) 17 и 18, запрограммированные по законам синуса и косинуса соответственно и соединенные выходом с соответствующим цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 19 (20). Входы ПЗУ 17 и 18 объединены и подключены к выходу СЧ 16, входом соединенного с выходом ДЧ 15.

Вход ДЧ 15 образует вход БСЧ 6, выхо дом которого служат выходы ЦАП 19 и 20.

ДЧ 15 может быть собран на цифровых интегральных микросхемах по любой из известных схем, например по схеме, выполненной на базе динамического

-триггера.

В качестве СЧ 9 и 16, P 10, ПЗУ

11, 12, 17 и 18, ЦАП 13, 14, 19 и 20 могут быть использованы соответствующие серийно выпускаемые интегральные микросхемы.

В качестве БЗНФ 7 тока СД 1 может быть использован любой регулируемый источник напряжения, в простейшем случае это потенциометр, подключенный к шинам питания системы управления электроприводом.

ФСБ 8 может быть выполнен состоящим из последовательно соединеннйх суммирующего компаратора и формирователя импульсов.

Электропривод с частотно-токовым управлением работает следующим образом.

Обмотки СД 1 (в качестве которого используется многополюсная или с электромагнитной редукцией машина) 1279

3 питаются токами от УФТ 3. На валу

СД 1 установлен ДП 2 ротора, в качестве которого используется двухполюсная машина типа вращающегося транс. форматора. ГОЧ 5 вырабатывает прямоугольные импульсы с частотой: >,, которые одновременно поступают на вход

СЧ 9 и на вход ДЧ 15, который делит частоту ьд, на р (где р — коэффициент, равный числу пар полюсов синх- 10 ронного многополюсного двигателя 1).

Последовательность импульсов с выхода

ДЧ 15 с частотой u3„ /р поступает на вход СЧ 16, который формирует на своем выходе последовательность чисел в двоичном коде, определяющих адреса слов, записанных в ПЗУ 17 и 18 по заданной таблице переключений. В ПЗУ 17 и 18 записаны предварительно затабулированные значения функций синуса и щ косинуса соответственно. Закодированные значения этих функций с выходов

ПЗУ 17 и 18 поступают в ЦАП 19 и 20, где преобразуются в аналоговые сигналы. Таким образом на выходе БСЧ 6 5 формируется требуемая двухфазная система синусоидальных напряжений для обеспечения работы ДП 2 ротора в режиме фазовращателя. Частота этих на ы! 30 пряжений равна — — где К вЂ” количер 2 ство разрядов счетчика 16 (длина входного слова ПЗУ 17 и 18 в битах).

Выходное напряжение ДП 2 ротора, определяющееся выражением 35

О3, U = U sin(— — t -Q) .р 2"

Ф где 8 — угол, равный механическому углу между осью первичной обмотки ДП

2 ротора, питающейся напряжением U

Ы1

= U sän иеэ и осью BblxopHOH 06MOTKH р.24 поступает на один из входов ФСБ 8, который для компенсации фазовых запаздываний, вносимых УФТ 3, дополнительно смещает его фазу на угол, являющийся функцией напряжения Uy, поступающего с выхода БЗНФ 7 тока СД

1 на второй вход ФСБ 8. 50

n(8 + Ф ) 2

В моменты времени t, 1 т.е.. в моменты смены знака алгебраической суммы входных напряжений ФСБ

8 с отрицательного на положительный, SS на выходе ФСБ 8 формируется узкий импульс, поступающий на опорный вход

042 ф

P 10. При этом в F 10 записывается информация с выхода СЧ 9, осуществляющего преобразование последовательности импульсов с частотой д, с выхода ГОЧ 5 в последовательность чисел в двоичном коде. После окончания опорного импульса разряды P 10 сохраняют информацию о состоянии разрядов

СЧ 9, соответствующую моменту времени до прихода следующего опорного импульса.

С выхода P 10 с частотой, соответствующей частоте следования импульсов с ФСБ 8, на входы ПЗУ 11 и !2 поступают кодированные числа, каждое из которых определяет адрес соответствующего слова, записанного в ПЗУ 11, 12 по заданной таблице переключений. В

ПЗУ 11 и 12 записаны предварительно затабулированные значения функций синуса и косинуса соответственно. Закодированные значения этих функций с выходов ПЗУ 11 и 12 поступают в ПАП

13 и 14, где преобразуются в аналоговые сигналы. Таким образом на выходах

ЦАП 13 и 14 формируются синусоидальные напряжения, (ы+ ).г"

4 р(8+ 2 ). 2

04 = П cos (— "— — — — — ) Э ? 1

1 где К вЂ” количество разрядов СЧ 9 (длина входного слова ПЗУ 11 и 12 в битах).

При равенстве разрядов счетчиков

9 и 16 эти напряжения принимают вид

p(g++y) )9

cos p(g+ ).

Напряжения U и П поступают на опорные входы БЗАТ 4, на выходах которого формируются напряжения, задающие ток в обмотках СД 1. Если обмотки СД 1 выполнены двухфазными, эти напряжения имеют вид

U g. = U>cos p (8 + f ) — U, = Б sinp(g+ f ) +У соя р(8+ф), где U» U — напряжения задания продольной и поперечной составляющих тока СД 1.

В случае применения тп-фазного СД

БЗАТ 4 снабжается преобразователем числа фаз, а УФТ 3 также выполняется ш-фазным.

Таким образом, введение в предлагаемый электропривод с частотно-токовым управлением цифровых схем, а

1? 79042

Составитель A.)Êèëèí

Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник

Редактор С.Пекарь

Заказ 6852/57

Тираж 631 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-попигр звннеское предприятие, r. Увгород, ул. Проектнвя, именно счетчика, регистра, двух цифроаналоговых преобразователей и двух постоянных запоминающих устройств, позволяет уменьшить временные и температурные дрейфы, вносимые аналоговыми элементами, исключить точную настройку отдельных блоков и их дополнительную периодическую подстройку в процессе эксплуатации, а следователь- 10 но, повысить стабильность работы и снизить трудоемкость настройки электропривода по сравнению с известным.

Формула изобретения

Электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель с установленным на его валу датчиком положения ротора, усилитель 2б фазных токов, выходы которого подключены к фаэным обмоткам синхронного двигателя, блок задания амплитуды тока с опорными входами, генератор опорной частоты, блок согласования 25 частот, блок задания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосмещающий блок с двумя входами, первый из которых подключен к выходу блока задания начальной фазы тока синхронного двигателя, а второй — к выходу датчика положения ротора, при этом вход блока согласования частот подключен к выходу генератора опорной частоты, а выход — к входу датчика положения ротора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения стабильности работы и снижения трудоемкости настройки, в него введены счетчик, регистр с информационным и опорным входами, два постоянных запоминающих устройст зар запрограммированных по законам синуса и косинуса соответственно, и два цифроаналоговых преобразователя, генератор опорной частоты выполнен в виде генератора импульсов, при этом информационный вход регистра через счетчик подключен к выходу генератора опорной частоты, опорный вход регистра — к выходу фазосмещающего блока, а выход регистра подключен к объединенным входам постоянных запоминающих устройств, запрограммированных по законам синуса и косинуса, выход каждого из которых через соответствующий цифроаналоговый преобразователь соединен с одноименным опорным входом блока задания амплитуды тока, выходами подключенного к упра>зляющим входам усилителя фазных токов.