Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в станкостроении для перемеп;ения рабочих органов станков. Целью изобретения является упрощение и повышение точности. Указанная цель достигается введением в блок 3 задания данных токов электропривода переменного тока, двух инверторов 14 и 15, четырех трехвходовых ключей 16-19, трех сумматоров 20-22, реверсора 23, счетчика 24, запоминающего элемента 25, формирователя 26 команд Окончание счёта, двух регистров 27 и 28, преобразователя 29 числа фаз, блока 30 элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ и цифроаналоговых преобразователей 31 и 32. Введение указанных блоков обеспечивает необходимые координатные преобразования сигналов управления фазными токами из вращающейся системы в неподвижную систему координат с использованием одной и той же четверти периода опорной частоты. 1 ил. 3 to (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) (51)4 Н 02 P 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4048801/24-07 (22) 08,04.86 (46) 30.08.87. Бюл. И - 32 (71) Особое конструкторское бюро станкостроения (72) Б.Б.Полищук, С.Л.Фрайман и !О.А.Харитоненко (53) 62 1.3 13.3.072.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1= 1064411, кл. Н 02 P 5/34, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 942230, кл. H 02 P 5/34, 1979, (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в станкостроении для перемещения рабочих органов станков. Целью изобретения является упрощение и повышение точности. Указанная цель достигается введением в блок 3 задания данных токов электропривода переменного тока, двух инверторов 14 и 15, четырех трехвходовых ключей 16-19, трех сумматоров 20-22, реверсора 23, счетчика 24, запоминающего элемента

25, формирователя 26 команд "Окончание счета", двух регистров 27 и 28, преобразователя 29 числа фаз, блока

30 элементов ИСКЛ(ОЧА(0ЩЕЕ ИЛИ и цифро аналоговых преобразователей 31 и 32.

Введение указанных блоков обеспечивает необходимые координатные преобразования сигналов управления фазными токами из вращающейся системы в. неподвижную систему координат с использованием одной и той же четверти нериода опорной частоты. 1 ил.

1334342

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для регулирования числа оборотов одиночных двигателей переменного тока, и может быть использовано, например, в станкостроении для перемещения рабочих органов станков.

Цель изобретения — упрощение и повышение точности электропривода переменного тока путем уменьшения пульсаций момента во всем диапазоне регулирования частоты вращения.

На чертеже представлена функциональная схема электропривода переменного тока.

Электропривод переменного тока содержит асинхронный электродвигатель 1, статорные обмотки которого подключены к выходам регулируемого источника 2 фазных токов, соединенного управляющими входами с выходами блока 3 задания фазных токов, выполненного с входами 4 и 5 для заданий активной и реактивной составляющих тока статора, с преобразователем напряжение — частота 6 и первым и вторым цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП) 7 и 8, датчик 9 частоты вращения, установленный на валу асинхронного электродвигателя 1, задатчик реактивного тока 10, последовательно соединенные задатчик 11 частоты вращения, элемент 12 сравнения и регулятор 13 частоты вращения, выход которого и выход задатчика 10 реактивного тока подключены соответственно к входам 4 и 5 для заданий активной и реактивной составляющих тока статора блока 3 задания фазных токов, при этом другой вход элемента 12 сравнения подключен к выходу датчика 9 частоты вращения.

В электропривод переменного тока дополнительно введены два инвертора

14 и 15, четыре трехвходовых ключа 16 — 19, три сумматора 20 — 22, реверсор 23, счетчик 24, запоминающий элемент 25, формирователь команд "Окончание счета" 26, два регистра 27 и 28, преобразователь 29 числа фаз, а также блок элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 30 и цифроаналоговые преобразователи 31 и 32.

При этом входы первого и второго инверторов 14 и 15 образуют соответственно входы 4 и 5 для заданий активной и реактивной составляющих тока статора блока 3 задания фазных токов. Выход первого инвертора 14 соединен с первыми входами первого и второго терхвходовых ключей 16

5 и 17 вторые входы которых объедиУ нены с входом первого инвертора 14.

Выход второго инвертора l5 соединен с первыми входами третьего и четвертого трехвходовых ключей 18 и 19, вторые входы которых объединены с входом второго инвертора 15.

Аналоговые входы цифроаналоговых преобразователей 7 и 8, 31 и 32 под- ключены к выходам соответствующих трехвходовых ключей 16 — 19. Выходы первого и четвертого цифроаналоговых преобразователей 7 и 32 соединены. с входами первого сумматора 20, Выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей 8 и 3l соединены с входами второго сумматора 21, Выходы сумматоров 20 и 21 подключены . к входам преобразователя 29 числа фаз, выходы которого образуют выходы

25 блока 3 задания фазных токов.

Цифровые входы цифроаналоговых преобразователей 7 и 31, 8 и 32 попарно объединены и подключены соответ ственно к выходам первого и второго регистров 27 и 28, информационные входы которых подключены к выходам запоминающего элемента 25. Тактирующие входы регистров 27 и 28 соединены с прямым и инверсным вы35 ходами преобразователя напряжениечастота 6.

Вход первого инвертора 14 объединен с первым входом третьего сумматора 22, второй вход которого соединен с выходом датчика 9 частоты вращения. Выход третьего сумматора 22 соединен с входом преобразователя напряжение — частота 6 и с входом реверсора 23, выход которого соединен с входом переключения направления счета счетчика 24, счетный вход которого соединен с прямым выходом преобразователя напряжение — частота 6.

Выходы счетчика 24, соответствующие

50 младшим и старшим разрядам, соединены соответственно с первыми входами блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 30 и входами формирователя команд 10кончание счета" 26.

Вторые входы блока элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 30 подключены к прямым выходам преобразователя напряжение — частота 6. Выходы блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 30 соединены

1334342 с входами запоминающего элемента 25.

Первый выход формирователя команд

"Окончание счета" 26 соединен с третьими входами первого и третьего клю5 чей 16 и 18, а второй выход — с третьими входами второго и четвертого ключей 17 и 19.

В электроприводе переменного тока осуществлено частотно-токовое управление с координатным преобразованием составляющих тока статора из вращающейся ортогональной системы координат Х, У в неподвижную Ы, p ори" ентированную относительно статора асинхронного электродвигателя.

Электропривод переменного тока работает следующим образом.

Сигнал задания частоты вращения . с выхода задатчика 11 поступает на первый вход элемента 12 сравнения, на, второй вход которого подается сигнал с выхода датчика 9 частоты вращения.

Сигнал с выхода элемента 12 сравнения поступает на вход регулятора 13 25 частоты вращения, формирующего задание на активную составляющую 1 „ тока статора во вращающейся системе координат. Задание на реактивную состав- ляющую ix тока статора формируется 30 на выходе задатчика 10 реактивного тока. Указанные задания поступают ! соответственно на входы 4 и 5 блока 3 задания фазных токов.

Выходной сигнал регулятора 13 частоты вращения поступает также на вход сумматора 22, где суммируется с сиг- налом частоты вращения и3 ротора, по.ступающим с выхода датчика 9.

Выходной сигнал сумматора 22 поступает на вход преобразователя напряжение — частота 6, который по линейному закону преобразует этот сигнал .в прямую и инверсную последовательности импульсов, частота которых пропорциональна частоте тока статора.

Импульсы прямой последовательности поступают на вход счетчика 24, с выхода которого полученный 8-разрядный код сигнала t t поступает

1 на вход блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 30, тактирующим входом связанного с выходом преобразователя напряжение — частота б.

На выходе блока 30 с частотой тактирующих импульсов поочередно появляется прямой код u) t и его инверсия, t соответствующая углу (+ -a„t) . Далее код угла подается на входы запоминающего элемента 25, в качестве которого используется программное запоминающее устройство с "зашитым" в него двоичным кодом синусоиды в диапазоне углов (О- 1t ). Поскольку 1

1t

sin (- -u) t) = costi t

1 то на выходе элемента 25 поочередно появляются числа, соответствующие

sin u)t и cosa),t. Они переписываются в регистры 28 и 27 по тактирующим импульсам, в качестве которых используется прямая и инверсная последовательности выходных импульсов преобразователя напряжение — частота 6.

При появлении "1" в 9-м разряде счетчика 24 с блока 30 на вход запоминающего элемента 25 начинает поступать инверсный код числа, что необходимо для формирования второй четверти синусоиды и косинусоиды в диапа3 зоне углов (-- — 9gà ) .

Формирователь 26 вырабатывает две команды Окончание счета1, т.е. окончание формирования синусоиды и косинусоиды в диапазоне углов (О .-Р ) .

Для синусоиды этой командой является выходной сигнал 10-го разряда счетчика 24, а для косинусоиды — та же команда, что для синусоиды, но сдвиИ нутая

С выходов регистра 28 код синусоиды поступает на цифровые входы

ЦАП 8 и 32. С выходов регистра 27 код синусоиды поступает на цифровые входы IIAII 7 и 31. На аналоговые входы ЦАП 7 и 8 подаются соответственно сигналы с выходов ключей 16 и 17. При этом ключ 17 коммутирует сигналы с выхода регулятора 13 частоты вращения и инвертора t4 по коман-. де окончания формирования полуволны синусоиды, а ключ 16 — по команде окончания формирования полуволны косинусоиды. Таким образом, на выходах ЦАП 8 и 7 формируются составляющие i sin м),t u i coscdt

На аналоговые входы ЦАП 31 и 32 подаются сигналы с ключей 18 и 19, представляющие собой .коммутируемые по тем же командам выходные напряжения задатчика 10 реактивного тока и инвертора 15, На выходе ЦАП 32

1334342 и 31 формируются составляющие

sing t u i созе) t х 1 х 1

В основе формирования указанных составляющих тока статора лежит одна и та же четверть синусоиды, что обеспечивает высокую точность преобразований. Трехвходовые ключи 16 — 19, ЦАП 7 и 8, 31 и 32, а также сумматоры 20 и 21 выполняют необходимые при частотно-токовом управлении координатные преобразования сигHBJIQB управления из вращающейся системы координат Х, У в неподвижную систему 0, P . Полученные на выходах; сумматоров 20 и 21 сигналы i j i p преобразуются с помощью преобразователя 29 числа фаз в трехфазную систему управляющих сигналов i, ig, i поступающих на управляющие входы регулируемого источника 2 фазных токов, который формирует по ним фазные токи требуемой частоты и амплитуды.

Таким образом, в предлагаемом электроприводе переменного тока обеспечиваются необходимые координатные преобразования сигналов управления фазными токами из вращающейся системы в неподвижную систему координат с использованием одной .и той же четверти периода опорной частоты, блаI oäàðÿ чему упрощается структура электропривода и повышается точность формирования управляющих воздействий и фазных токов по сравнению с известным электроприводом.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий асинхронный электродвигатель, статорные обмотки которого подключены к выходам регулируемого источника фазных токов, соединенного управляющими входами с выходами блока задания фазных токов, выполненного с входами для заданий активной и реактивной составляющих тока статора с преобразователем напряжение— частота и первым и вторым цифроана,поговыми преобразователями, датчик частоты вращения, установленный на валу асинхронного электродвигателя, задатчик реактивного тока, последовательно соединенные задатчик частоты вращения, элемент сравнения и регулятор частоты вращения, выл од которого и выход задатчика реактивного тока подключены соответственно к входам для заданий активной и реактивной составляющих тока. статора блока задания фазных токов, при этом дру5 гой вход элемента сравнения подключен к выходу датчика частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, в блок задания фазных токов дополнительно введены первый и второй инверторы, первый, второй, третий и четвертый трехвходовые ключи, первый, второй и третий сумматоры, реверсор, счетчик, запоминающий элемент, формирователь команд Окончание счета, первый и второй регистры, преобразователь числа фаз, а также блок элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и третий и четвертый цифроаналоговые преобразователи, при этом входы первого и второго инверторов образуют соответственно входы для заданий активной и реактивной составляющих то25 ка статора блока задания фазных токов, выход первого инвертора соединен с первыми входами первого и второго трехвходовых ключей, вторые входы которых объединены с входом первоЗО го инвертора, выход второго инвертора соединен с первыми входами третьего и четвертого трехвходовых ключей, вторые входы которых объединены с входом второго инвертора, аналоговые входы цифроаналоговых преобразо35 вателей подключены к выходам соответствующих трехвходовых ключей, выходы первого и четвертого цифроаналоговых преобразователей соединены с

4О входами первого сумматора, выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей соединены с входами второго суммматора, выходы первого и второго сумматоров подключены

4 к входам преобразователя числа фаз,,выходы которого образуют выходы блока задания фазных токов, а цифровые входы первого и третьего, второго и четвертого цифроаналоговых преобразо— вателей попарно объединены и подключены соответственно к выходам первого и второго регистров, информационные входы которых подключены к выходу запоминающего элемента, а тактирующие входы этих регистров соединены с прямым и инверсным выходами преобразователя напряжение — частота соответственно, вход первого инвертора объединен с первым входом третьего

1334342

Составитель А. Жилин

Редактор И.Касарда Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 3977/55 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 сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения, выход третьего сумматора соединен с входом преобразователя напряжение — частота и с входом реверсора, выход которого соединен с входом

"Переключение направления счета счетчика", счетный вход которого соединен с прямым выходом преобразователя напряжение — частота, выходы счетчика, соответствующие младшим и старшим разрядам, соединены соответственно с первым входом блока элементов

ИСКЛ1ОЧА10ЩЕЕ KIH и входом формирователя команд Окончание счета", второй вход блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

5 подключен к прямому выходу преобразователя напряжение — частота, выход блока элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с входом запоминающего элемента, первый выход формирователя ко10 манд "Окончание счета11 соединен с третьими входами первого и третьего ключей, а второй выход — с третьими входами второго и четвертого ключей.