Асинхронный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является упрощение. Указанная цель достигается тем, что цифрорешающее устройство выполнено на микропроцессоре 11 и составлено из блока 12 обработ W ки информации, блока 13 задания программы управления, блока 14 заданий функций вида S f(V), (4;) , (I) и sin6, где S - частота скольжения; Т - момент; ц - угол; I - ток; 9 - угол поворота. Кроме того, в электропривод введены блок 5 учетверения импульсов датчика 3 положения, логические элементы И 15,16, НЕ 20, ИЛИ 17, 18,19, блок 22 определения скорости, блок 23 определения скольжения, блоки 24, 25 суммирования, блок 26 задания амплитуды тока, цифроаналоговые преобразователи 27,, В электроприводе обеспечиваются все преимущества цифровой системы управления с одновременным использованием аналоговых способов управления. 4 ил. I О) с со го 00 о ot ы риг. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (504 Н02P 7 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Г)АТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3348146/24-07 (22) 30.10,81 (31) )52699 (32) 30.10.80 (33) JP (46) 30 ° 07. 87. Бюл. М 28 (71) Фудзицу Фанук Лимитед (JP) (72) Сигеки Кавада и Хироси Исида (Jp) (53) 62-83:621 ° 313.333.072.9(088,8) (54) ACHHXPOHHbN ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является упрощение, Указанная цель достигается тем, что цифрорешающее устройство выполнено на микропроцессоре

i1 и составлено из блока 12 обработ,.SU„„1327806 А 3 ки информации, блока 13 задания программы управления, блока 14 заданий функций вида S=f(), T=f (cV) T=f (7) и sinB, где S — частота скольжения;

Т вЂ” момент; — угол; I — ток; 0 угол поворота. Кроме того, в электропривод введены блок 5 учетверения импульсов датчика 3 положения, логические элементы И 15,16 НЕ 20, ИЛИ 17, 1.8,19, блок 22 определения скорости, блок 23 определения скольжения, блоки 24, 25 суммирования, блок 26 saдания амплитуды тока, цифроаналоговые преобразователи 27,28,29. В электроприводе обеспечиваются все преимущества цифровой системы управления с одновременным использованием аналоговых способов управления. 4 ил.

1 32 7806

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к системам регулирования асинхронного, двигателя.

Цель изобретения — упрощение за счет снижения требований к счетно-решающему устройству путем уменьшения разрядности цифровой части системы упр авл ения, На фиг. 1 представлена блок-схема асинхронного электропривода; на фиг. 2 — функции кривых, хранимых в памяти блок-схемы асинхронного электропривода; на фиг, 3 — блок-схема преобразователя для питания трехфазного асинхронного двигателя; на фиг, 4 — формы сигналов для описания широтно-импульсной модуляции.

Асинхронный электропривод содержит асинхронный двигатель 1 (фиг. I), подключенный к преобразователю 2, импульсный датчик 3 положения с двумя последовательностями импульсов на выходе, систему управления, составленную иэ двух частей, одна из которых выполнена на аналоговых блоках, а другая — на базе цифрового решающего устройства, при этом в первую часть входит импульсно-аналоговый преобразователь 4, входы которого связаны с импульсным датчиком 3 поло жения через блок 5 учетверения импульсов датчика положения, а выход подключен к первому входу блока 6 сравнения, второй вход которого сое— динен с блоком задания частоты вращения, а выход через пропорционально-интегральный регулятор 7 подключен к блоку 8 определения абсолютного значения сигнала и к блоку 9 определения полярности, выход блока 8 подключен к входу аналого-импульсного преобразователя 10, Цифрорешающее устройство выполнено на микропроцессоре 11, составленном из блока 12 обработки информации, блока 13 задания программы управления, блока 14 задания функций вида S=f(V), T=f(y), T=f(I) и sin&. Кроме того, схема управления электроприводом содержит два логических элемента И 15 и 16, три логичес-. ких элемента ИЛИ 17,18 и 19, логический элемент НЕ 20, блок 21 вычисления момента, блок 22 определения скорости, блок 23 определения скольжения, два блока 24 и 25 суммирования, блок 26 задания амплитуды тока, цифроаналоговые преобразователи ?7, 28 и 29, причем в цифровой части сис- .)

30 темы управления блоки обработки информации 12, задания программы управления 13, задания функций l4> вычисления моментов 21, определения скорости 22, определения скольжения

23, суммирования 24 и 25, задания амплитуды тока 26 и цифроаналоговые преобразователи 27,IH и 29 соединены между собой общей шиной 30 данных.

Вторые входы цифроаналоговых преобразователей 27,28 и 29 соединены с выходом блока 26 задания амплитуды тока, а их выходы являются выходами цифровой части системы управления, В»1ход определения направления вращения блока 5 учетверения импульсов датчика 3 положения подключен к общей шине данных, а выходы Вперед" и "Назад этого блока подключены к первому логическому элементу ИЛИ 17, выход Вперед" подключен к входу второго элемента ИЛИ 18, а "Назад" к входу третьего элемента ИЛИ 19, выход первого логического элемента

ИЛИ 17 соединен с входом блока 22 определения скорости, выход аналогоимпульсного преобразователя 10 подкпючен к входам блоков вычисления момента 21, определения скольжения 23, выход последнего соединен с первыми входами двух элементов И 15 и 16, второй вход первого элемента И 15, 35

55 а. также второй вход второго элемента

И !6 через логический элемент НЕ 20 соединены с выходом PL блока 9 определения полярности и с общей шиной данных, выходы первого и второго элементов И 15 и 16 соединены с другими входами второго и третьего элементов

ИЛИ 18 и 19,, выходы которых подключены соответственно к первому и второму блокам 24 и 25 суммирования.

К входу управления преобразователем

2 подключен генератор 31 пилообразного напряжения.

Зависимость скольжения S от частоты вращения V; момента Т от угла ; момента от тока I и гармонические функции угла поворота sin 8 (фиг, 2) заданы в блоке 14 микропроцессора, Схема преобразователя для питания асинхронного двигателя включает в себя широтно-импульсный модулятор 32 (фиг, 3), который содержит компараторы 33,34 и 35, схемы Hl. 36,37 и 38 и формирователи 39-44, инвертор 45, который включает в себя шесть силовых транзисторов 46-51 и шесть дио3 13 дов 52-5?, и трехфазный двухполупериодный выпрямитель 58. Каждый из компараторов 33-35 предназначен для сравнения амплитуды пилообразного сигнала STS (фиг. 4) с амплитудой соответствующего трехфазного сигнала 1„,,,„ переменного тока и формирования логической "1", когда амплитуда входного сигнала переменного тока больше пилообразного сигнала, или логического "0, когда амплитуда пилообразного сигнала больше ° Обратим внимание на входной сигнал i„„

Выходной сигнал компаратора 33 — это команда i по току, имеющему форму, показанную на фиг. 4. Другие компараторы создают аналогичные выходные сигналы 1,,, которые не показаны, Другими словами, компараторы 3335 создают команды i трехфазного тока с широтно-импульсной модуляцией в соответствии с амплитудами i, i, i Схемы HE 36-38 и формирователи 39-44 работают совместно, чтобы преобразовывать команды дц,,, с, щ тока в сигналы возбуждения для включения или выключения транзисторов 46-51, образующих инвертор 45 °

Асинхронный электропривод работает следующим образом, Когда аналоговая команда ЧСМЭ скорости выдана средством формирования команды скорости (на фиг, 1 не показано), асинхронный двигатель 1 пытается вращаться в прямом или обратном направлении в соответствии со значением команды, Когда электродвигатель 1 вращается, импульсный датчик

3 положения генерирует первую и вторую импульсные последовательности

Р„ и Р, смещенные по фазе íà Tl/2 одна относительно другой и пропорциональные по частоте скорости вращения двигателя 1, Схема учетверения при определении, какая иэ импульсных последовательностей Р„, Р„ опережает другую, посылает сигнал RDS о направлении вращения на шину 30, посылает импульсную последовательность Р„ о вращении вперед на линию 1 при вра1 щении асинхронного двигателя вперед и импульсную последовательность Р об обратном вращении в линию 1 при вращении асинхронного двигателя в обратном направлении. Предположим, что асинхронный двигатель вращается вперед. Импульсная последовательность

27806

Р вращения вперед подается в этом случае на преобразователь 4 и на блок

22 вычисления скорости и блок 24 суммирования, где импульсы считываются

5 в прямом направлении.

Преобразователь 4 частоты в напряжение формирует сигнал TSA фактической скорости с напряжением, которое пропорционально скорости асинхронного двигателя, Этот сигнал подается на блок 6 сравнения, который создает сигнал ER рассогласования между сигналом фактической скорости TSA u saданной по команде скоростью ЧСМ0, поступающим со средства выдачи команды скорости ° Сигнал рассогласования ER является аналоговым сигналом, Сигнал

ЕБ. интегрируется регулятором 7 пропорционального интегрирования для преобразования в сигнал ER рассогласования, который затем подается на блок 9 определения полярности и на блок 8 определения абсолютной величины сигнала, Блок 9 определения полярности воспринимает полярность.сигнала ER рассогласования и выдает ! сигнал PL полярности на шину 30. Блок

8 абсолютной величины между тем принимает абсолютную величину сигнала

ER и выдает эту величину на преобразователь 10 напряжения в частоту, который приспособлен создавать импульсную последовательность P с часе тотой, пропорциональной абсолютной

35 величине ER . Импульсная последоваI тельность P считается в прямом на1 правлении блоком 21 вычисления момента, где сосчитанная величина Ng является цифровой величиной, соответст40 вующей вращающему моменту Т, упомянутому выше, Блок 12 обработки информации периодически считывает эту величину, т,е, с заданными постоянными интервалами, 45

Сосчитанная величина N в блоке

22 соответствует скорости вращения асинхронного двигателя 1 и считывается периодически так же, как и содержание (вращающий момент Т) бло50 ка 21 с помощью блока 12 обработки информации, при этом блок 22 устанавливается в исходное состояние всякий раэ, когда его содержание считывается. Когда блок 12 обработки считыва55 ет содержание (скорость вращения) блока 22, он срабатывает на программу управления, чтобы получить иэ функ циональной таблицы характеристики

> 132780б

V-S (распределение скольжения) величину m соответствующую скорости вращения, причем блок 12 обработки задает эту величину в бл4к 23. Последний принимает импульсную последовательность Р из преобразователя 10 напряжения в частоту и делит импульсную последовательность на (М-тп), где M— емкость блока 23. В результате этого происходит преобразование ее в им- 10 пульсную последовательность Р, показывающую скольжение двигателя, Поскольку сигнал PL полярности — логическая "1", импульсная последовательность Р проходит через схему 15

И 15 и cxeMv ИЛИ 18. чтобы просчитываться в блоке 24 суммирование, Блок 24 считает импульсы Р„ вращения в прямом направлении, а также импульсы Р> скольжения так, что ее содер- 20 ! жанне 9 представляет собой суммарА ный угол вращения в прямом направлении асинхронного двигателя, Аналогично содержание 8> блока 25 сумми= рования отображает суммарный угол вращения асинхронного двигателя в обратном направлении, Блок 12 обработки считывает 6 с постоянным периодом и осуществляет операцию В = В

4 — 88 каждый раз, когда производит считывание, Величина 6 — это существующее в данный момент угловое положение асинхронного двигателя.

Когда указанные операции осуществлены, блок 12 обработки путем уп-. 35 равления посредством управляющей программы получает трехфазные синусоидальные сигналы I» I v, I, а также амплитуду тока I статора с использованием характеристики Т = f(I) 40 и синусного распределения, хранимых в памяти блока 14, также с учетом вычисленного угла вращения 0 и вращающего момента Т выдает эти величины I, I» I и на :цифроаналоговые 45 преобразователи 27-29 соответственно, в результате чего цифроаналоговые преобразователи создают трехфазные аналоговые синусоидальные сигналы i„, iv i заданной амплитуды. Эти 50 синусоидальные сигналы подаются на преобразователь 2 питания асинхронного двигателя, который использует их, чтобы привести в действие асинхронный двигатель 1 ° Повторение предыдущей операции приводит скорость вращения асинхронного двигателя в соответствие с заданной по команде . скоростью, В электроприводе обеспечиваются все преимущества цифровой системы управления, но одновременно используется анало1. оный способ создания сигнала ER рассогласования и осуществления пропорционального интегрирования„ так что высокое разрешение может быть достигнуто с помощью микро3ВМ, имеющей небольшое количество битов, Кроме того, эта особенность электропривода облегчает загрузку блока обработки.

Формула и з о б р е т е н и я

Асинхронный электропривод, содержащий асинхронный двигатель, подключенный к преобразователю, импульсный да.тчик положения с двумя последовательностями импульсов на выходе, систему управления, составленную из двух частей, первая из которых выполнена на аналоговых блоках, а вторая — на базе цифрового решающего устройства„ при этом в первую часть входит импульсно-аналоговый преобразователь, входы которого связаны с импульсным датчиком положения, а выход подключен к блоку сравнения, второй вход которого соединен с блоком задания частоты вращения, а выход через пропорционально-интегральный регулятор подключен к блоку определения абсолютного значения сигнала и блоку определения полярности, аналого-импульс. ный преобразователь, вторая цифровая часть системы управления входами свя зана с блоками определения абсолютного значения сигнала и определения полярности, а выходами подключена к управляющим входам преобразователя, отличающийся тем, что, с целью упрощения за счет снижения требований к цифрорешающему устройству путем уменьшения разрядности цифровой части системы управления, цифрорешающее устройство выполнено на микропроцессоре, составленном из блока обработки информации„ блока задания программы управления, блока задания функций вида

S = f(V), Т = f(<), т =- f(I) и sin6 где S — частота скольжения асинхронного двигателя;

V — частота вращения асинхрон" ного двигателя;

1 327806

О 8 Я5Š— вращающий момент асинхронного двигателя;ток статора асинхронного двигателя; — угол поворота ротора асинхронного двигателя; — разность фаз напряжения питания асинхронного двигателя, в него введены блок учетверения импульсов датчика положения, два логических элемента И, три логических элемента ИЛИ, логический элемент НЕ, блок вычисления моментов, блок определения скорости, блок определения скольжения, два блока суммирования, блок задания амплитуды тока, цифроаналоговые преобразователи, причем в цифровой части системы .управления блоки обработки информации, задания программы управления, задания функций, вычисления момента, определения скорости, определения скольжения, 25 суммирования, задания амплитуды тока и цифроаналоговые преобразователи соединены между собой общей шиной данных, вторые входы цифроаналоговых преобразователей соединены с выходом блока задания амплитуды тока, а их выходы являются выходами цифровой части системы управления, входы блока учетверения импульсов датчика положения подключены к импульсному датчику положения, выход определения направления вращения этого блока подключен к упомянутой общей шине данных, а выходы "Вперед" и "Назад" подключены к импульсно-аналоговому преобразователю, к первому логическому элементу ИЛИ, выход "Вперед" подключен к входу второго элемента ИЛИ, а Назад" — к входу третьего элемента ИЛИ, выход первого логического элемента ИЛИ соединен с входом блока определения скорости, выход аналогоимпульсного преобразователя подключен к входам блоков вычисления моментов, определения скольжения, выход последнего соединен с первыми входами двух элементов И, второй вход первого элемента И непосредственно, а второй вход второго элемента И через логический элемент НЕ соединены с выходом блока определения полярности и с общей шиной данных, выходы первого и второго элементов И соединены с другими входами второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых подключены соответственно к первому и второму блокам суммирования.

1327806

Составитель В ° Тарасов

Редактор М. Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Колб

Заказ 3396/59 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4