Электропривод с частотно-токовым управлением

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с синхронными двигателями. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и точности электропривода в широком диапазоне частоты вращения. Указанная цель достигается тем, что блок 8 регулирования зоны воспроизведения тока снабжен последовательно соединенными преобразователем 9 частота вращения-код, постоянным запоминающим устройством 10 с возможностью реализации специальной зависимости и цифроаналоговым преобразователем 11, блок управления б силовым преобразователем 3 снабжен распределителем импульсов 12, а компаратор 7 выпол-- нен управляемым. При этом обеспечивается автоматическое поддержание суммарных дополнительных потерь в электродвигателе и силовом i преобразователе на минимальном уровне во всем диапазоне регулирования частоты вра.щения. Уменьшение ширины токового коридора с ростом частоты вращения приводит к повышению точности регулирования фазных токов. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 Р 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

)(Л (С: М 3

C) (Э (21) 4611473/07 (22) 01.12.88 (46) 15.03.92. Бюл. М 10 (71) Омский политехнический институт (72) В.Н, Зажирко, В,Г. Кавко, В.А. Костюк и Б.В, Христолюбов (53) 62-83: 621.313.333,072,9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1376210, кл. Н 02 P 7/42. 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1149365, кл. Н 02 P 7/42, 1983. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с синхронными двигателями. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и точности электропривода в широком диапа. Я2 1720136 А1 зоне частоты вращения, Указанная цель достигается тем, что блок 8 регулирования зоны воспроизведения тока снабжен последовательно соединенными преобразователем 9 частота вращения-код, постоянным запоминающим устройством 10 с возможностью реализации специальной зависимости и цифроаналоговым преобразователем 11, блок управления 6 силовым преобразователем 3 снабжен распределителем импульсов 12, а компаратор 7 выполнен управляемым. При этом обеспечивается автоматическое поддержание суммарных дополнительных потерь в электродвигателе и силовом iпреобразователе на минимальном уровне во всем диапазоне регулирования частоты вращения. Уменьшение ширины токового коридора с ростом частоты вращения приводит к повышению точности регулирования фазных токов. 1 ил, 1720136

20 изменяется

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с синхронными двигателями, например, для автономных установок, где определяющими являются энергетические показатели.

Цель изобретения — улучшение энергетических показателей и точности электропривода в широком диапазоне регулирования частоты вращения, На чертеже изображена структурная схема предлагаемого электропривода, Злектропривод содержит синхронный двухфазный электродвигатель 1 с установленным на его валу датчиком обратной связи 2, силовой преобразователь 3, выходы которого через датчик фаэных токов 4 подключены к обмоткам электродвигателя 1, формирователь опорного синусоидального сигнала 5, первый вход которого предназначен для подачи задающего сигнала, второй вход подключен к выходу датчика обратной связи 2, а выход формирователя опорного синусоидального сигнала 5 подключен к первому входу блока управления 6 силовым преобразователем 3, выполненного с компаратором 7 и соединенного вторым входом с выходом датчика фазных токов 4, блок регулирования зоны воспроизведения тока

8, соединенный входом с выходом датчика обратной связи 2, а выходом — с третьим входом блока управления 6 силовым преобразователем 3. При этом блок регулирования зоны воспроизведения тока 8 содержит последовательно соединенные преобразователь частота вращения — код 9, постоянное запоминающее устройство 10 и цифроаналоговый преобразователь 11, блок управления 6 силовым преобразователем 3 содержит распределитель импульсов

12, выход которого образует выход названного блока 6, а компаратор 7 выполнен управляемым, причем его два входа и управляющий вход образуют соответственно первый, второй и третий входы блока управления 6 силовым преобразователем 3.

Электропривод работает следующим образом.

Г1ри подаче задающего сигнала, определяющего требуемую величину момента электродвигателя 1, на выходе формирователя опорного синусоидального сигнала 5 возникает сигнал, задающий требуемые фазные токи электродвигателя 1, Для реализации частотно-токового управления электродвигателем 1 обеспечивается изменение сигнала заданий фазных токов в синусоидальной функции угла поворота вала с помощью датчика обратной связи 2, подключенного ко второму входу формирователя опорного синусоидального сигнала 5.

Компаратор 7 в блоке управления 6 силовым преобразователем 3 осуществляет пофаэное сравнение сигнала заданий фазных токов и сигнала с выхода датчика фазных токов 4 и имеет симметричную релейную характеристику с гистерезисом, равным 2 Л 1г, Выходные сигналы компаратора 7 через распределитель импульсов 12 обеспечивают переключение ключей силового преобразователя 3. В результате действия обратной связи па фазным токам возникает режим релейного регулирования фазных токов электродвигателя 1, при этом токи в фазах отличаются от заданных на величину пульсирующей составляющей, амплитуда которой постоянна и определяется шириной токового "коридора" Л i<, а частота

Ширина токового "коридора" Л1 в .предлагаемом электроприводе регулируется автоматически с помощью блока регулирования зоны воспроизведения тока 8.

Частота сигнала датчика обратной связи 2 f, прямо пропорциональная частоте вращения в вала электродвигателя 1

1д= Кда, (1) преобразуется с помощью преобразователя частота-код 9 во входной код D постоянного запоминающего устройства 10

0 = K„f = K„K„o>, (2) выходной код 0 которого поступает на цифроаналоговый преобразователь 11. Текущее значение выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 11 определяет величину сигнала на управляющем входе компаратора 7 и тем самым ширину токового коридора:

Л1,= К„0, (3)

В результате в процессе работы электропривода осуществляется функциональная связь ширины токового коридора Лi< с частотой вращения а) вала электродвигателя 1. Вид функциональной зависимости определяется видом функции Q(D), записанной в постоянном запоминающем устройстве 10. В предлагаемом электроприводе функция Q(D) определена из условия минимума суммарных дополнительных потерь в двигателе 1 и силовом преобразователе 3 во всем диапазоне регулирования частоты вращения следующим образом.

Дополнительные потери от пульсаций токов в обмотках электродвигателя 1 пропорциональны квадрату ширины токового коридора Л 1г:

Л i (R<+ 2 R,)

2 (4) 1720136

10

20

Лl,(в) = (6) 40 (7) 45 силовым преобразова1елем снабжен распределителем импульсов, выход которого

Еп lm W» Кц

2 3,а—

Се

Кп Кд Еп

55 где Яф, Я» — соответственно активные сопротивления фаэной обмотки электродвигателя

1 и открытого силового ключа силового преобразователя 3.

Потери на переключение силовых ключей силового преобразователя 3. усредненные за период фазного тока, обратно пропорциональны величине токового коридора Л 1г.

Рп = " (1 j4ax ) (5)

Е2 1,.r, где Еп — напряжение питания инверторов силового преобразователя 3, l — амплитуда фаэного тока электродвигателя 1, 1.ф — индуктивность фаэной обмотки электродвигателя 1, %< — время включения (выключения) силового ключа силового преобразователя 3, — 1

/max = Еп (Ca гл +,„яф )2 + (ф п, р Cg ) Се — конструктивный параметр электродвигателя 1 (коэффициент противоЭДС), P — число пар полюсов электродвигателя 1.

Согласно (4), (5) для минимума суммарных дополнительных потерь необходимо регулировать ширину токового коридора

Ь i в функции частоты вращения в по закону

Отсюда с учетом (1) — (3) определяем функцию Q(D), которую необходимо реализовать в постоянном запоминающем устройстве 10

0= — cP ) где константы К, а, Ь, с зависят от параметров электродвигателя 1, силовых ключей силового преобразователя 3, коэффициентов преобразования датчика обратной связи

2-Кд, преобразователя частота-код 9 -Кп и цифроаналогового преобразователя 11 Кц

Ь - lm Ъ-. = (lm P — ) Таким образом, при реализации в постоянном запоминающем устройстве 10 функции Q(D) вида (7) в предлагаемом элек25

35 троприводе обеспечивается автоматй .еское поддержание суммарных дополни ел ьных потерь в электродвигателе 1 и силово 1 преобразователе 3 на минимальном уровне во всем диапазоне регулирования частоты вращения, что улучшает энергетические показатели электропривода. Уменьшение ширины токового коридора с ростом частоты вращения приводит к повышению точности регулирования фазных токов электродвигателя 1 а,следовательно, и точности электропривода в целом.

Формула изобретения

Электропривод с частотно-TQKoeblM управлением, содержащий синхронный двухфазный электродвигатель с установленным на его валу датчиком обратной связи, силовой преобразователь, выходы которого через датчик фазных токов подключены к обмоткам электродвигателя, формирователь опорного синусоидального сигнала, первый вход которого предназначен для подачи задающего сигнала, второй вход подключен к выходу датчика обратной связи, а выход формирователя опорного синусоидального сигнала подключен к первому входу блока управления силовым преобразователем, выполненного с компаратором и соединенного вторым входом с выходом датчика фазных токов, блок регулирования зоны воспроизведения тока, соединенный входом с выходом датчика обратной связи, а выходом — с третьим входом блока управления силовым преобразователем, отличающийся тем. что; с целью улучшения энергетических показателей и точности в широком диапазоне регулирования частоты вращения вала электродвигателя, блок регулирования зоны воспроизведения тока снабжен последовательноо соединенными преобразователем частота вращения — код, постоянным запоминающим устройством и цифроаналоговым преобразователем. блок управления образует выход названного блока, а компаратор выполнен управляемым, причем его два входа и управляющий вход образуют соответственно первый. второй и третий входы блока управления силовым преобразователем, выход компарэтора подключен к входу распределителя импульсов, а постоянное запоминающее устройство блока регулирования зоны воспроизведения тока выполнено с возмож4остьо реализации следующего соотношеню: з

0 = / К(1 — (а О Ц вЂ” сО ) 1720136

Еп — напряжение источника питания силового преобразователя, т — время включения (выключения) ключевых элементов силового преобразавате5 ля, Йк — активное сопротивление открытого ключевого элемента силового преобразователя, Йф, Ly — активное сопротивление и ин10 дуктивность фазной обмотки электродвигателя, P — число пар полюсов электродвигателя.

Ce — конструктивный параметр электро15 двигателя (коэффициент противоЭДС), Im — амплитуда фазного тока электродвигателя. где О, 0 — выходной и входной сигналы указанного устройства, К,а,Ь,с — константы, определяемые параметрами основных узлов электропривода: г а ! в т к К Се

Kï Кд Еп

К (lm P

Еп Кп КдЕп где Кд — коэффициент преобразования датчика обратной связи (по частоте вращения), Кп, Кц — соответственно коэффициенты преобразования преобразователя частота— код и цифроаналогового преобразователя, Составитель В. Кавко

Редактор В. Фельдман Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кравцова

Заказ 776 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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