Устройство для управления электродвигателем переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам цифрового управления электродвигателями переменного тока, и может быть использовано в позиционных электроприводах различных механизмов. Целью изобретения является повышение энергетических показателей в устройстве для управления электродвигателем переменного тока. В зависимости от цифрового кода S0 на выходных шинах формирователя 7 появляются три цифровых сигнала: на первой 9 и второй 10 шинах - коды текущего значения цифровых синусоидальных сигналов S1 и S2, на третьей шине 6 - кодовый сигнал S3, определяющий базовый /постоянно подключенный к одному из полюсов источника питания на каждом коммутационном интервале длительностью в 60 эл.град/ ключ управляемого преобразователя частоты. При этом две другие фазы попеременно подключаются к противоположному полюсу. Время подключения каждой из фаз определяется выходным сигналом импульсного регулятора 23, 24 тока. Изменяющая длительность подключения попеременно двух других фаз на каждом интервале /по 60 эл.град/ определяет величину тока в этих обмотках. Ток в третьей фазе постоянно подключенной на интервале определяется как сумма токов в двух других фазах. Таким образом, в фазах протекают синусоидальные токи и тем самым обеспечивается повышение энергетических показателей за счет совпадения форм фазного тока и поля индуктора. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4345983/24-07 (22) 18.12.87 (46) 30.12.90. Бюл. М 48 (72) А.В.Кваша и А.А.Крупицкий (53) 621.313.718 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 762165, кл. Н 02 К 13/03, опублик. 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1336188. кл. Н 02 P 7/42, опублик. 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УП РА ВЛ Е Н ИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобре ение относится к электротехнике, в частности к системам цифровОго управления электродвигателями переменного тока, и мэжет быть использовано в позиционных электроприводах различных механизмов. Целью изобретения является повышение энергетических показателей в устройстве для управления электродвигателем переменного тока. В зависимости от цифрового кода SO на выходных шинах формирователя 7 появляются три цифровых сигнала: на первой 9 и второй 10 шинах — коды

„., Я „„1617551 А1

60 эл.град) ключ управляемого преобразователя частоты. При этом две другие фазы попеременно подключаются к противоположному полюсу. Время подключения каждой из фаз определяется выходным сигналом импульсного регулятора 23, 24 тока.

Изменяющая длительность подключения попеременно двух других фаз на каждом интервале (по 60 эл.град) определле1 величину тока в этих обмотках. Ток н трегьей фазе, постоянно подключенной на интервьле, определяется как сумл1а TQKQB в двух других фазах. Таким образом, в фазьх протекают синусоидальные токи и тем cBMblM обеспечивается повышение энергетических показателей за счет совпадения форм фазного тока и поля индуктора. 2 3.il.(1>-лы, 7 ил., 1 табл.

1617551

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам цифрового управления электродвигателями переменного тока, и может быть использовано в позиционных электроприводах различных механизмов, Цель изобретения — повышение энергетических показато ей, На фиг, 1 представлена структурнофункциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема импульсного блока управления; на фиг. 3— то же, преобразователя код — длительность; на фиг. 4 — то же, импульсного регулятора тока; на фиг. 5 — 7 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы отдельных блоков устройства.

Устройство для управления электродвигателем переменного тока содержит управляемый преобразователь 1 (фиг.1) частоты, к выходам которого подключена 1рехфазная, соединенная в звезду якорная обмотка электродвигателя 2 переменного тока, а к входам управления — выходы импульсного блока 3 управления с двумя 4,5 импульсными входами и одной шиной 6 кодового сигнала, к которой подключен выход цифрового формирователя 7 гармонических сигналов, снабженного входной шиной 8 задания частоты и двумя выходами 9,10 цифровых гармонических сигналов, Устройство содержит также два цифровых блока 1,12 умножения с двумя входами

13,14 и 15,16 соответственно, два преобраЗователя 17,18 код †длительнос с двумя выходами 19,20 и 21,22 соответственно, два импульсных регулятора 23,24 тока с трел;я входами 25 — 27 и 28 — 30 соответственно, два широтно-импульсных модулятора 31,32 с двумя входами 33,34 и 35,36 соответственно и два датчика 37,38 тока, включенные в цепи питания двух фаз трехфазной якорной обмотки эле.т одвигателя 2 nåðåìåííîão т:. ка, выходы которых подключены к первым входам 34,36 широтно-импульсных модуляторов 3;, 32, вторые входы 33,35 ко-,îðûõ подклю-ены к вторым выходам 20,22 преобразователей 17,18 код-длительность, а выходы упомянутых модуляторов соединены с вторыми входами 26,29 импульсных регуляторов 23,24 тока, выходы которых соединены соответс1венно с двумя импульсными входами 4,5 импульсного блока 3 управления. Первые входы 25,28 регуляторов тока подключены к первым выходам

19,21 преобразователей 17,18 код — длительность, входы которых подключены к выходам цифровых блоков 11,12 умножения, на первые входы 13,15 которых поступает сиг5

55 нал задания амплитуды тока, а вторые входы 14,16 блоков умножения подключены соответственно к двум выходам 9,10 цифровых гармонических сигналов формирователя 7, старшие разряды которых соединены с третьими входами 27,30 импульсных регуляторов тока. Импульсный блок 3 управления выполнен в виде дешифратора 39 (фиг,2) с шестью выходами, на которых формируются сигналы Y1 — Y6, соединенными с шестью логическими узлами 40-45, причем вход шифратора является шиной 6 кодового сигнала, а выходы шести пятивходовых логических узлов являются выходами импульсного блока 3 управления. Логические узлы

40 — 45 реализуют операции:

F1 = Y1+ У5 21+ Y6 Z1;

F2 = Y2+ У6 Z2+ У4 21;

F3 = Y3+ У4 22+ У5 Z2;

F4 = У4+ YÇ Z1+ У2 Z1;

Е5 = Y5+ У1 21 + УЗ Z2;

F6= Y6+ У1 Z2+ У2 22, где 21, 22 — сигналы, поступающие с выходов регулятора тока;

F1 — F6 — сигналы на выходах логических узлов.

Каждый из шести пятивходовых логических узлов 40 — 45 выполнен в виде двух двухвходовых логических элементов И 46,47, к выходам которых подключены соответственно первый и второй входы трехвходового логического элемента ИЛИ 48.

Каждый из преобразователей 17,18 код-длительность выполнен в виде тактового генератора 49 (фиг.З), реверсивного счетчика 50, RS-триггера 51, двух двухвходовых логических элеме TQB И 52,53 и двухвходового огическо о элемента ИЛИ 54, при этом -.тановочная шина реверсивного счетчика 50 является входом преобразователя код — длительность, суммирующий и вычита- ющий входы подключены к выходам двух двухвходовых логических элементов И 52—

53, а вход предварительной установки счетика подключен к выходу двухвходового логического элемента ИЛИ 54, входы которого подключены к выходам прямого и обратного с <ет» реверсивного счетчика 50, к которь м подключены S- u R-входы триггера, к прямому и инверсному выходам которого подключены вторые входы двухвходовых логи«еских элементов И 52, 53, первые входы которых объединены и подключены к выходу тактового генератора 49, причем прямой выход RS-триггера является первым выходом 19 (или 21), а выход прямого счета реверсивного счетчика 50 является вторым выходом 20(22) преобразователя 17(18) коддлительность.

1617551

Каждый иэ импульсных регуляторов 23, 24 выполнен в виде двух двухвходовых логических элементов (фиг.4) ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 55,56, двух двухвходовых логических элементов 2И вЂ” НЕ 57,58 и Rтриггера 59, при этом выходы первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 55 являются первым и вторым входами 25,26 (28, 29) импульсного регулятора 23(24) тока, которые соответственно соединены- с первыми входами двух двухвходовых логических элементов 2И вЂ” НЕ 57,58, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого двухвходового элемента 55 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а к выходам подключены соответственно R- u S-входы триггера, выход которого соединен с первым входом второго двухвхо .7вого ло>ического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 56, второй вход которого является третьим входом, а выход — выходом импульсного регулятора 23 (24) тока.

Формирователь 7 гармонических сигналов содержит соединенные последовательно счетчик и перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство.

Устройство для управления электродвигателем переменного тока работает следующим образом.

Счетчик формирояа1еля 7 гBpMQI<>11åских импульсов непрерывно суммирует импульсы, поступающие по .<ине 8 задания частоты, При этом на er" вь>ходе появляегся линейно нарлстающий цикли,еский цифровой код SO (фиг.5)» оторь и пр>1 заполнении сче<чика сбра-.:,<веется f< исходное нулевое спстоян>,: Этоr процесс происходит непрерыгно, В зависимости от LIIЯются три цифровых сигнз I:I на первей 9 и второй 10 LLII »:ëõ — код.-l текущег0 значе»>ил цифровь>х синусоидальнь,K сигналов $1 и

$2, на третьей 6 шиче — кодовый сигнал $3, определяющий базпвь>й (постоянно открытый) ключ на каждом из и»<тервалов коммутации Т1-Т6 (фиг 5), С.;<злы Si и S2 поступают на втооь<е вхо,;ы 14,16 блоков

11,12 умножения. >де происходит их умножение lf -.0 a>1r>;I;»;ttl $А, поступа>ощий на первь е входы : З,15 з-, их блоков умножения.

Преобразователи 17,18 код — длительность преобразуют в <х 7д><ь<е коды блоков

11, !2 умножения r импчльснь>е сигналы с фиксировачной час-.отий и длительностью, I пропорциональной I.ел. <ине SA х S1 и $А v .1S2 соответственно, и гь<рабатывают короткие импульсы для запуска широтно-импуль5

25 О

q5

-10

55 пульсных модуляторов 31,32. Импульсные регуляторы 23,24 тока сравнивают длительности импульсов задания тока 25 (! 28) (фиг.6) с длительностями импульсов реального тока 26 (! 29), поступающих с выходов широтно-импульсных модуляторов

31,32, и в зависимости от соотношений их длительностей и сигнала знака (ZN) тока. поступающего по шинам S1, S2 (старший разряд), вырабатывают выходные сигналы

Z4 и Z5, поступающие на входы импульсного блока 3 управления. На вход 6 этого формирователя поступает код состояния ключей

S3. Дешифратор 39 (фиг,2) преобразует этот цифровой код в логические сигналь< Yi—

У6 (см,таблицу).

Сигналы Z4 и Z5 и У1 — Y6 поступают на входы шест>1 пятивKoäoã Iõ ле»1 IecKIIK уз лов 40 — 45, которые реал>1зуют следу»ощ><е логические функции;

F1 = Y1 >- Y5 Z1 У6 Z1;

F2 =- Y2+ У6 72 У4 Z1;

ГЗ= УЗ+ У4 Z2 Y5 72

F4 = Y4»- УЗ 7.1 - Y2 Zi, F5 - Y5 + У4 Z1 - УЗ Z2

Еб= Y6+У1 Z2 - Y2 Z2.

Вь ходнь<е сигналы Г1 — Гб f< npei;oллх одного электрического 0670>70Та двигателя

ПрИВЕдЕНЫ На фИГ. 7. СИГНалЫ Г1 -Гб !10СтУПа>ОТ >la ВХОДЫ УПРаНЛЯЕ>10гО nPrr >7Paзо Р><тел я 1 ч а<с< оты, KQTopt >L1»,Ом, .1, I р . е! фаз»ь.е об>.107»:>1 трехфазного деигател.l таким образом, что в них протекакзт ТОК>1, из>1cH>

Электрический оборот вала зле>:7роднигателя разбит»<а шес7ь интервалов Г1-Т6 (фиг.7) Ko>1<1yтзции по 60 эл.град. (, иг.7), f< течение <;аждоге из которых одна 13 фаз трехфазно. соединенной в звезду >I>:opl o. обмотки электродвигателя постоянно под>1>1»оче»<а либо K положительному, либо г urР>1ЦаTL.ëü»<0мУ п0л>oсУ >1сточниKа II>ITз><>1ч, rf

;0 »7pel:,fl как д>зе другие фазы пег:,реме><»<о подкл»очзloTcÿ к противоп0лож>lому по llocy, Е117е;.<я поgK< Ioчения каждой из фаз определяется выхо II

p;,гулятора 23,?4 тока. Полярно>:ть >10.;клнзчен ия постоя I I »10»1 I f1» .а ждем интервале фа" »l определяет ><0ï".аялон е

fI >7oTc ка н ия тека, а vl3>1е > < я»ощая ся дл <1 теfl Iность подкл>очения двух других фаз к про ивоположному пол>осу источни» а г<и>а»<11я определяет величи><у тока в этих обмотках.

Таким образом, за счет формирования фазных токов синусоидальной формы повыша>отея энергети <еские показатели.

Формула изобрете>;ия

1. Устройство для управления электродвигателем переменного тока, содержащее

1617551 управляемый преобразователь часто; ы с выходом для подключения к трехфазной якорной обмотке электродвигателя переменного тока, входы управления преобразователя частоты соединены с выходами 5 импульсного блока управления с двумя импульсными входами и одной входной шиной кодового сигнала, к которой подключен соответствующий выход цифрового формирователя гармонических сигналов, 10 снабженного входной шиной задания частоты и двумя выходами цифровых гармонических сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей,дополнительно введены два циф- 15 ровых блока умножения с двумя входами, два преобразователя код-длительность с двумя выходами, два импульсных регулятора тока с тремя входами, два широтно-импульсных модулятора с двумя входами и два 20 датчика тока для включения в цепи итания двух фаз трехфазной якорной обмотки электродвигателя переменного тока, выходы которых подключены к первым входам широтно-импульсных модуляторов, вторые 25 входы которых подключены к вторым выходам преобразователей код — длительность, а выходы соединены с вторыми входами импульсных регуляторов тока, выходы которых соединены с двумя импульсными входами 30 импульсного блока управления, а первые входы регуляторов тока подключены к первым выходам преобразователей код — длительность, входы которых подключены к выходам цифровых блоков умножения, пер-, 35 вые входы которых служат для задания амплитуды тока, а вторые входы подключены соответственно к выходам цифровых гармонических сигналов формирователя, старшие разряды которых соединены с 40 третьими входами импульсных регуляторов тока, при этом блок импульсного управления выполнен в виде дешифратора с шестью выходами и шести пятивходовых логических узлов, причем выходы дешифратора связэ- 45 ны с входами шести пятивходовых логических узлов, реализующих функции:

F1 = Y1+ У5 Z1 + Уб Z1 .

Е2 = Y2+ Уб . Z2+ У4 Z1;

F3 = Y3+ У4 . Z2+ У5 Z2; 50

F4 = Y4+ У3 Z1 + Y2 Z1;

F5= Y5+ У1 Z1+ YÇ Z2;

F6 = Y6 - Y1 Z2+ У2 22, вход дешифратора является входной шиной кодового сигнала, а выходы шести пятивходовых логических узлов являются выходами импульсного блока управления, где Y1 — Yá— сигналы на выходах дешифратора; Z1-Z2— сигналы на выходах регуляторов тока, 2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что преобразователь код — длительность выполнен в виде тактового генератора, реверсивного счетчика, Rs-триггера, двух двухвходовых логических элементов И и двухвходового логического элемента ИЛ И, при этом установочная шина реверсивного счетчика является входом преобразователя код — длительность, суммирующий и вычитающий входы подключены к выходам двух двухвходовых логических элементов И, а вход предварительной установки подключен к выходу двухвходового логического элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам прямого и обратного счета реверсивного счетчика, к которым подключены Sи R-входы триггера, к прямому и инверсному выходам которого подключены вторые входы двухвходовых логических элементов И, первые входы которых объединены и подключены к выходу тактового генератора, причем прямой выход RS-триггера является первым выходом, а выход прямого счета реверсивного счетчика является вторым выходом преобразователя код — длительность, 3. Устройство по п.1, о т л и а ю щ е ес я тем, что импульсный регулятор тока выполнен в виде двух двухвходовь.х логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, двух дву входовых логических элементов

2Y.-HF u HS-триггера, при этом входы первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются первым и вторым входами импульсного регулятора тока, которые соответственно соединены с первыми входами двух двухвходовых логических цементов 2И вЂ” НЕ, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого двухвходового логического элемента ИСКJll0 -lÀÞÙÅÅ ИЛИ. э к выходам — подключать соответственно R- u S-входы триггера. выход которого соединен с первым входом второго двухвходового логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является третьим входом, а выход— выходом импульсного регулятора тока.

1617551

Продолжение таблицы

1617551

1617551

L5(lgpl

Составитель М.Сон

Техред М.Моргентал

Редактор М.Келемеш

Корректор В.Гирняк

Заказ 4124 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101