Устройство определения фазы вектора эдс электродвигателей переменного тока

 

Использование: для векторно-импульсного управления асинхронным электроприводом, работающим в импульсном режиме. Сущность изобретения: устройство определения фазы вектора ЭДС электродвигателей переменного тока содержит резисторный блок преобразования фаз 4, формирователи сигнала 32 - 43 и дешифратор с 24 выходами. Это устройство позволяет повысить точность дискретного контроля фазы вектора ЭДС электродвигателя за счет уменьшения дискретной зоны контроля до 15°. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для векторно-импульсного управления асинхронным электроприводом, работающим в импульсном режиме, или в повторном подключении электродвигателя к сети или преобразователю частоты.

Известно устройство для выработки фазового положения векторов статорных напряжений или токов для системы преобразователь частоты асинхронный электродвигатель [1] содержащее датчик синусоидальной функции, блок измерения вращающего момента, блок измерения амплитуды напряжения статора, блок измерения частоты вращения ротора электродвигателя, первый и второй интеграторы, сумматор.

Недостатком устройства является его сложность и низкая точность измерения фазы напряжения. Кроме того необходима установка на валу электродвигателя датчика скорости, и точность измерения положения вектора ЭДС зависит от числа полюсов электродвигателя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство дискретного контроля фазы вектора ЭДС асинхронного электродвигателя, наводимой в обмотках его статора затухающим потоком ротора [2] содержащее трансформаторы фазных и линейных ЭДС электродвигателя, формирователи сигнала, присоединенные к вторичным обмоткам трансформаторов фазных и линейных ЭДС электродвигателя, дешифратор, преобразовывающий 6-разрядный входной код в "1" на одном из 12 выходов.

Недостатком данного устройства является низкая точность контроля пространственного положения (фазы) вектора ЭДС элекродвигателя, обусловленная формированием только шести контролируемых зон. Наилучшая точность контроля фазы вектора ЭДС составляет 30^о.

Цель изобретения повышение точности дискретного контроля фазы вектора ЭДС электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дискретного контроля фазы вектора ЭДС электродвигателя переменного тока введен резисторный блок преобразования фаз, при этом выводы первичной обмотки трехфазного трансформатора присоединения, соединенной звездой, соединены с клеммами для подключения выводов соответствующих фазных обмоток исследуемого электродвигателя, выводы вторичной обмотки трансформатора, соединенной звездой, соединены с тремя входами блока преобразования фаз, двенадцать выходов которого соединены со входами формирователей сигналов и со вторыми выводами резисторов, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, причем блок преобразования фаз содержит три цепи из пяти последовательно соединенных резисторов каждая, которые соединены с входами блока преобразования фаз по схеме треугольник, при этом точки соединения между резисторами каждой цепи блока преобразования фаз являются его выходами, выводы формирователей сигнала соединены с соответствующими входами дешифратора, выполненного двадцатичетырех- выходным, выходы которого соединены с выходными клеммами устройства. Блок преобразования фаз преобразует трехфазную систему напряжений в двенадцатифазную, благодаря чему за период возникает 24 комбинации сигналов на входах дешифратора. Каждой комбинации сигналов соответствует сигнал логической единицы на одном из 24 выходов дешифратора. Этот сигнал отражает положение фазы вектора ЭДС электродвигателя в определенной дискретной зоне контроля. Ширина каждой зоны составляет 360^о 24 15^o, что означает повышение точности в 2 раза по сравнению с прототипом.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 векторно-топографическая диаграмма напряжений блока преобразования фаз; на фиг. 3 волновые диаграммы напряжений U_2-1-U_2-12, совмещенные с диаграммами сигналов формирователей импульсов U_3-1-U_3-12.

Соответствие выходных сигналов дешифратора и зоны фазы вектора ЭДС входным сигналам дешифратора представлено в таблице.

Устройство содержит трансформатор присоединения 1, клеммы 2 для подключения обмоток исследуемого электродвигателя 3, блок 4 преобразования фаз, состоящий из резисторов 5-19, резисторы 20-31, формирователи сигнала 32-43, дешифратор 44. При этом выводы первичной обмотки W₁ трансформатора 1, соединенной звездой, соединены с клеммами 2 для подключения выводов соответствующих фазных обмоток исследуемого электродвигателя, выводы вторичной обмотки W₂ трансформатора 1, соединенной звездой, соединены с тремя входами блока 4 преобразования фаз, двенадцать выводов которого соединены со вторыми выводами резисторов 20-31 и со входами формирователей сигнала, причем блок 4 преобразования фаз содержит три цепи из пяти последовательно соединенных резисторов каждая, эти цепи соединены с входами блока 4 преобразования фаз по схеме треугольник, при этом точки соединения между резисторами каждой цепи блока преобразования фаз являются его выходами.

Для того, чтобы векторы фазных напряжений, снимаемых с нагрузочных резисторов 20-31, т. е. выходные напряжения блока 4 преобразования фаз, были сдвинуты друг относительно друга на 15^о, сопротивления резисторов выбирают из условий R₅=R₉=R₁₀=R₁₄=R₁₅=R₁₉ = R₂₀=R₂₁=R₂₂=R₂₉=R₃₀=R₃₁ cos7,5° = где U фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора; I линейный ток вторичной обмотки трансформатора; α α₁ углы (фиг.2), которые задаются в пределах 0 < α < 30^о; (7,5^о + α) < α₁ < 37,5^о.

При выполнении указанных условий векторная диаграмма напряжений U_2-1-U_2-12, снимаемых с нагрузочных резисторов 20-31, имеет вид, представленный на фиг.2. Векторы U_2-1-U_2-12 сдвинуты относительно друг друга по фазе на 15^о.

Устройство работает следующим образом.

Если условно за начало отсчета положения фазы вектора ЭДС исследуемого двигателя 1 переменного тока принимается момент перехода фазного напряжения U_2-1 (фиг.3), снимаемого с резистора 20, через нуль от отрицательных значений к положительным, то в интервале 0-15 эл. град. с нагрузочных резисторов 20, 22, 25, 27, 28, 30, 31 снимаются напряжения положительных полуволн фазных напряжений U_2-1, U_2-9, U_2-10, U_2-7, U_2-11, U_2-8, U_2-12, а с остальных резисторов снимается напряжение отрицательных полуволн. В результате на выходах формирователей сигнала 32, 34, 37, 39, 40, 42, 43 появятся сигналы в виде прямоугольных импульсов U_3-1, U_3-8, U_3-11, U_3-3, U_3-6, U_3-9, U_3-12, соответствующие стандартной логической единице, а на выходах формирователей сигнала 35, 38, 41, 33, 36 сигналы отсутствуют, т.е. имеет место логический нуль (фиг.3 и 4). Согласно таблице на выходе дешифратора 44 появляется единичный сигнал U_4-1, свидетельствующий о том, что фаза вектора ЭДС исследуемого электродвигателя 3 находится в интервале 0-15 эл. град. На всех других выводах дешифратора 44 сигналы U_4-2-U_4-24 равны нулю. При переходе фазы вектора ЭДС исследуемого электродвигателя 3 в другой интервал 15-30^о на вход формирователя сигнала 35 с нагрузочного резистора 23 поступает положительная полуволна напряжения U_2-2 и на его выходе появляется сигнал U_3-4, соответствующий логической единице. Состояние выходов других формирователей сигнала не изменяется. При появлении на входе дешифратора 44 сигнала U_3-4 на его выходе исчезает сигнал U_4-1 и появляется сигнал U_4-2 (см. таблицу), свидетельствующий о том, что фаза вектора ЭДС исследуемого электродвигателя 3 в рассматриваемый момент лежит в интервале 15-30^о.

Таким образом, сигналы на одном из выходов дешифратора 44 появляются только в том случае, когда фаза исследуемого электродвигателя 3 лежит в соответствующем интервале. В таблице показано, каким образом в предлагаемом устройстве определения фазы вектора ЭДС исследуемого электродвигателя 3 соотносятся сигналы на входе дешифратора 44 с сигналами на его выходе и положением контролируемой фазы вектора ЭДС исследуемого электродвигателя.

Таким образом устройство обеспечивает повышение точности в два раза.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗЫ ВЕКТОРА ЭДС ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее трансформатор присоединения, фазные выводы первичных обмоток которого соединены с клеммами для подключения выводов соответствующих фазных обмоток исследуемого электродвигателя, формирователи сигналов, резисторы и дешифратор, отличающееся тем, что введен резисторный блок преобразования фаз, содержащий три цепи, соединенные с входами блока преобразования фаз по схеме треугольник, каждая цепь состоит из пяти последовательно соединенных резисторов, точки соединения между которыми являются выходами блока преобразования фаз, причем выводы вторичных обмоток трансформатора присоединения соединены с входами блока преобразования фаз, выходы которых соединены с входами формирователей сигнала и вторыми выводами резисторов, первые выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, выходы формирователей сигнала соединены с соответствующими входами дешифратора, выполненного двадцатичетырехвыходным, выходы которого соединены с выходными клеммами устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5