SU699643A2 - Устройство дл управлени асинхронным короткозамкнутым электродвигателем - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области частотного рет лировани  асинхронными электродвигател ми , питание которых производитс  от преобразователей частоты с .непосредственной св зью или инверторов с широтно-импульсной модулшией выходного напр жени .

По основному авторскому свидетельству № 529537 описано устройство, содержащее преобразователь частоты, двухканальный задатчнк частоты и амплитуды токов статора с сумматорами в калс дом из каналов и тактовым генератором, управл емый импульсный генератор частоты токов ротора, импульсный датчик скорости, установленный на валу двигател  и присоединенный к одному из входов упом нутого сумматора в канале регулировани  частоты, при этом другой его вход соединен с тактовым генератором, один из входов сумматора задатчика в канале регулировани  ампдитуды также соединен с тактовым гене ратором, при этом другой его вход подключен к выходу

управл емого импульсного генератора частоты токов ротора.

В известном устройстве не обеспечиваетс  управление начальной фазой обобщенного вектора задающего синусоидального сигнала, что приводит к ухудшению качества переходных процессов изменени  скорости привода.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  процессов регулировани  асинхронного двигател  за счет обеспечени  управлени  начальной фазой обобщенного тока (напр жени ) статора путем раздельного задани  или

управлени  его ортогональными составл ющими .

Дл  этого оно снабжено в канале регулировани  амплитудой вторым модул тором напр жени , включенным параллелыю первому модул тору между вторым входомф 1Г1ьтра и вторым выходом делител  частоты.

Claims (2)

1. На фиг. 1 представлено устройство дл  управлени  асинхронным корюткозамкнутым электродвигателем, блок 36 схема; на фиг, 2 - векторна  диаграмм обобщенного вектора задающего .синусои дального сигнала; на фиг, 3 - вариант устройства дл  управлени  асинхронным короткозамкнутым электродвигателем с двум  сумматорами частоты в одном ка нале управлени ; на фиг, 4 - последний разр д делител  частоты, модул торов и фильтра-сумматора, принципиальна  схема; на фиг, 5 - временна  диаграмма работы устройства модул торов и фильтра-сумматора. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, сумматоры 2-3 частот, импульсный датчик 4 скорости, делитель 5 частоты, пересчетнуго схему 6, коммутаторы и выходные фильт- . ры 7, генератор 8 частоты скольжени , делитель 9 часто1:ы, модул торы 1О 11 , фильтр-сум/штор 12, инвертирующи усилитель 13, тирйсторный. преобразова тель 14 частоты, асинхронный короткозамкнутый двигатель 15, одноступенчатые триггеры 16 - 17, инвертор 18, операционные усилители 19 - 20, транзисторные ключи 21. В устройстве выходы генератора 1 так TOBbix импульсов подключены к первым входам сумматоров 2 и 3 частот. Ко второму входу сумматора 2 подключен выход импульсного датчика 4 скорости, установленного на валу асинхронного короткозамкнутого двигател  15. Ко -. второму входу сумматора 3 подключен выход генератора 8 частоты скольжени  Выход сумматора 2 через делитель 5 частоты подключен к входу пересчетной схемы 6, .выходы которой соединень с коммутирующими входами коммутаторов 7 Выход сумматора 3 подключен к вхо ду делител  9 частоты, два выхода кот рого присоединены к коммутирующим вх дам модул торов 10 и 11, на которые поступают аналоговые напр жени  {JoC и и А (фиг.. 2), Выходы модул торов 1О и 11 присоединень к двум входам фильт ра-сумматора 12, выход которого подключен к входу инвертирующего усилите л  13, Выходы фильтра-сумматора 12 и инвертирующего усилител  13 подключены к питающим входам коммутатора 7 Выход коммутаторов и фильтров 7 подключен к входу тиристорного преобразовател  14 частоты, который своим выходом присоединен к асинхронному двигателю . Принцип работы устройства заключае с  в следующем. Парафазные импульсы генератора 1 тактовых импульсов с частотой f одновременно поступают на первые входы сумматоров 2-3 частот, которые выполнены в виде простых сумматоров-вычита- телей двух последовательностей импульсов . Режим суммировани  или вычитани  сумматоров частот задаетс  сигналами управлени  в виде логического нул  и единицы ( 01 и , На второй вход сумматора 2 поступают импульсы с датчика 4 скорости, частота которых пропорциональна частоте вращени  ротора и равна Vfou. где 1. - коэффициент пропорциональности, завис щий от числа импульсов на один оборот датчика скорости. Частота следовани  импульсов на выходе сумматора 2 равна fikfo;, где знак + или означает работу сумматора в режиме суммировани  или вычитани  и задаетс  внешним логическим сигналом (Sipli IJJ) нуль или единица . Так как в зависимости от, режима работы сумматора импульсы с датчика скорости вклиниваютс  между импульсами тактового генератора импульсов при суммировании или вычитаютс  с частотой при вычитании, то на выходе сумматора 2 по вл етс  неравномерность следовани  импульсов. Дл  устранени  этого  влени  после сумматора 2 установлен делитель 5 частоты. С ростом коэффициента делени  делител  неравномерность следовани  импульсов становитс  незначительной. Импульсы с делител  5 частоты поступают в пересчетную схему 6, котора  служит дл  преобразовани  последовательности пр моугольных импульсов в многофазное пр моугольное напр жение . Частота пр моугольного напр жени  на входе пересчетной схемы равна fi kfui; .К коэффициент передачи делител  5; Кц. - коэффициент делени  пересчет- ной схемы 6 (зависит от гр буемого числа фаз выходног о напр жени  устройства). Выходное напр жение управл ет кто нами коммутаторов 7. В канале регулировани  амплитутой на второй вход сумматора 3 поступают импульсы с управл емого генератора 8 частоты скольжени , частота которых 1фопорциональна задаваемой частоте токов ротора. После сумматора 3 импульсу следуют с частотой . гда знак + или - определ етс  сигналом управлени  в зависимости от реж ма работы асинхронной машины. Пройд  через делитель 9 частоты, импульсы им ют частоту $„ где К - коэффициент передачи делите л  9 частоты. С выхода последнего разр да делител  9 частоты снимаютс  два пр моуголь ных напр жени  со сдвигом в 9О эл. гр между ними. Пр моугольные напр жени  поступают на коммутирующие входы модул торов 10 и 11, которые преобразуют аналоговые напр жени  U и Ua в пр моугольные напр жени  с частотой выходных . имп льсов делител  9 и амплитудой, рав НОЙ соответственно J, и U „, . Сдвиг фа между выходными напр жени ми модул  торов равен 9О эл. град. Выходные напр жени  с модул торов 10 и 11 поступают на фильтр-сумматор 12. Так как последний выполнен в виде активного фильтра с двум  входами, то одновременно с преобразованием пр моУгольных напр жений в синусоидальные происходит их суммирование. Таким образом , просуммировав два напр жени  со сдвигом в 9О эл. град., получим напр жение на выходе фильтра-сумматора 12 в виде: . - амплитуда выход ного напр жени  филйтра; Ч-cit cioTT-p - начальна  фаза вы ходного напр же- 4 уг ни  фильтра; - - кругова  частота 2fC Я выходного напр же ни  фильтра. С выхода фильтра-сумматора 12 напр жение инвертируетс  либо с помощью согласующего трансформатора, либо с помощью инвертирующего усилител  13, так-как на питающие входы коммутаторов необходимо подавать два синусоидальных напр жени  в противофазе. В коммутаторах 7 происходит модул ци  синусоидального напр жени  с выхода элементов 12 и 13 многофазным пр моугольным напр жением с выхода .пересчетной схемы 6. Напр Ткение на выходе коммутатора одной фазы равно: и . ( 4 00 -i - Е : 5Апл5и, (A) JUJj. ( 1), , где J .( -пр мо угол ь- ное коммутирующее напр жение с пересчетной схемы, представленное в виде гармонического р да; ггп- номер гармоники; h--l,23.4-.натуральный вид чисел; ), .U кругова  частота коммутирующего напр жени . Так как из выражени  (2) следует, что разница между частотой первой гармоники (и)(-ииь) высшими гармоническими больша , то высшие легко устра«н ютс  фильтрами, установленными после коммутаторов и поэтому напр жение на выходе коммутаторов 7 (например дл  первой фазы) имеет вид; (и.,-и;,-чЛсз). Следовательно, частота синусоидального напр жени  на выходе коммутаторов 7 равна: r-«-%-fr,(-t-KVf («, т|r,(((4), так как при построении необходимо соблюдать условие: Таким образом, частота синусоицально1 О управл ющего сигнала строго пропорциональна алгебраической сумме частоты вращени  ротора и заданной частоты то- КОВ ротора, а его начальна  (|)аза опреце л етс  величинами напр жений U( и U и Измен   эти напр жени  как по величине так и по знаку, можно в общем случае поворачивать обобщенный вектор задаю- чцего синусоидального сигнала на 360 ал. град, согласно фиг.
2. 2. Следует отметить, что устройство работает аналогично, если оба суммато« ра частот вюночить последовательно в один канал регулировани  по частоте (фиг. 3), что может быть вызвано удобством расположени  деталей при констру торской разработке. Все устройство выпо иено на интегральных микросхемах. На фиг. 4 представлен последний .разр д делител  9 частоты, модул то™ ров Ю и 11, фильтра-сумматора 12,, принципиальна  схема. Схема работоет следующим образом. . Пр моугольные импульсы с предпоследнего разр да делител  частоты посту пают на вход 22 последнего разр да де .лител  частоты, собранного по схеме двух тактиого триггера ( №. 1 триггер) и состо  щего из элементарных одноступенчатых триггеров .16 - 17 и инвертора 18. Триг гер 16 (выход 23) переключаетс  по не- реднеКГу фрО1ету входного импульса, а триг гер 1 7 (выход 24) - по заднему фронту, благодар  инвертору 18, так как логический сигнал единица на выходе 24 тригге ра 1 7 по вл етс  лишь при наличии единицы с выхода 23 триггера 16 и нул  на входе 25 инвертора 18 (единица на выходе 26 инвертора 18) Как видно на временной диаграмме, по сн ющей работу модул торов (фиг. 5) импульсы с выхода 23 триггера 16 и импульсы с выхода 24 триггера 17 сдви нуты друг относительно друга на 90 эл. град. Эти выходы (фиг, 4) подключены к входам транзисторных ключей 21, управл ющих пол рностью выходного напр жени  операционных усилителей 19 и 20. Модул торы реализованы по схеме с ключом в цепи негтвертирующего .входа 27 усилителей 19 и 20, при этом в зам нутом состо нии транзисторных ключей 21 аналоговые напр жени  U и Ua подаютс  на инвертирующие входы 28 и усилители работают как инверторы входного напр жени , а в разомкнутом состо  нии транзисторных ключей 21, как повторители . Таким образом, на выходах 29 усилителей 19 и 20 будта симметричные дбухпол рные пр моугольные напр жени  с амгшитудой , равной аналоговым входным напр жени м UjjL и Ut и частотой, равной частоте импульсов с выходов делител  частоты. Напр жение на выходах 29 усилителей 19 - 20 сдвинуты на 90 эл. град, друг относительно друга и поступают на два аналогичных входа активного фильтра, реализованного на операционном усилителе 30. При этом фильтр выдел ет первые гармоники этих напр жений (фиг. 5) и одновременно суммирует их. Так как происходит суммирование в ортогональных ос х, т. е. суммируютс  синусоида и косинусоида, то выходное , напр жение фильтра-сумматора 12  вл етс  синусоидальным с амплитудой и фазой , определ емой амплитудами суммируемых напр жений, а следовательно, в конечном итоге величинами напр жений UOL«UP и с - VUFU si«Gw,t toirct -gJX Все устройство легко реализуетс  полностью на интегральных микросхемах, при этом отсутствуют намоточные узлы, упрощаетс  технологи  изготовлени . Введение в известное устройство второго модул тора в канал регулировани  амплитудой позволило точно формировать начальную фазу обобщенного вектора тока , что уменьшает длительность переходных процессов и повышает быстродействие . Формула изобретени  Устройство дл  управлени  асинхронным короткозамкнутым электродвигателем по авт. свид. NO 529537, отличающеес  тем, что, с целью по- выщени  быстродействи  процессов регулировани  асинхронного двигател , оно снабжено в канале регулировани  амплитудой вторым модул тором напр жени , включенным параллельно первому моду тору между вторым входом фильт1)а и вторым выходом делител  частоты.

   .1

   Фиг 5