Частотно-управляемый синхронный электропривод

 

ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий синхронный двигатель, к обмоткам статора которого подключены фазные выходы регулируемого источника тока, датчик углового положения, установленный на валу синхронного двигателя, и блоц задания амплитуды тока статора, связанный выходом с фазными управляющими входами регулируемого источника тока, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности управления, введены формирователь импульсов, два счетчика, каждый из которых снабжен входом для предварительной установки кода, входом записи и суммирующим входом, два постоянных запоминающих блока, запрограммированных по синусоидальному закону, два цифроаналоговых умножителя и сумматор, причем датчик углового положения выполнен в виде фотоэлектрического частотно-импульсного преобразователя, снабженного выходами грубого и точного отсчетов, первый из которых подключен к входу формирователя импульсов, а второй - к объединенным между собой суммирующим входам счетчиков, выход формирователя импульсов подключен к объединенным между собой входам записи счетчиков, выходы которых подключены к входам соответствующих постоянных запоминающих блоков, запрограммированных по синусоидальному закону, соеднненных выходами с цифровыми входами соответствующих цифроаналоговых умножителей, аналоговые входы которых объединены между собой и подключены к выходу блока задания амплитуды тока статора, выходы цифроаналоговых умножителей подключены к входам сумматора, выход которого и выходы цифроаналоговых умножителей подключены к соответствующим фазным управляющим входам регулируемого источника тока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.,ви„„ш2521

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3615106/24-07 . (22) 08.07.83 (46) 07.09.84. Бюл. № 33 (72) А. И. Зайцев, "В.. А. Тихомиров и Ф, К. Семенов (7l) . Горьковский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. А. А. Жданова (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 930555, кл. Н 02 P 7/42, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР № 864476, кл. Н 02 P 5/36, 1979. (54) (57) ЧАСТОТНО-УПРАБЛЯЕМЫЛ

СИНХРОННЪ|Л ЭЛЕКТРОПР)4ВОД, содержащий синхронный двигатель, к обмоткам статора которого подключены фазные выходы регулируемого источника тока, датчик углового положения, установленный на валу синхронного двигателя, и блок задания амплитуды тока статора, связанный выходом с фазными управляющими входами регулируемого источника тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления, введены формирователь и м пульсов, два счетчика, каждый иэ которых снабжен входом для предварительной установки кода, входом записи и суммирующим входом, два постоянных запоминающих блока, запрограммированных по синусоидальному закону, два цифроаналоговых умножителя и сумматор, причем датчик углового положения выполнен в виде фотоэлектрического частотно-импульсного преобразователя, снабженного выходами грубого и точного отсчетов, первый иэ которых подключен к входу формирователя импульсов, а второй — к объединенным между собой суммирующим входам счетчиков, выход формирователя импульсов подключен к объединенным между собой входам записи счетчиков, выходы которых подключены к входам соответствующих постоянных запоминающих блоков, запрограммированных по синусоидальному закону, соединенных выходами с цифро- Е выми входами соответствующих цифроаналоговых умножителей, аналоговые входы которых объединены между собой и подключены к выходу блока задания амплитуды тока статора, выходы цифроаналоговых умножителей подключены к входам сумматора, выход которого и выходы цифроаналоговых умножителей подключены к соответствующим фазным управляющим входам регулируемого источника тока.

Ill252l

Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам на базе синхронных двигателей, и может быть использовано для регулирования момента на валу двигателя с высокой точностью..

Известен частотно-управляемый синхроннь и электропривод, содержащий синхронный двигатель, к обмоткам статора которого подключены фазные выходы регулируемого источника тока, датчик углового положения, выполненный в виде сельсина, установленного на валу синхронного двигателя, источник трехфазного напряжения, подключенный к входным фаэным обмоткам сельсина, однофазный выход которого соединен с входом формирователя импульсов, генератор импульсов, подключенный выходом к первому входу делителя частоты, другой вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а выход — с входом фильтра, блок амплитуднофазовых детекторов, к первым входам которых подключены выходы трехфазного источника опорной частоты, а к вторым входам — выход фильтра, при этом выходы амплитудно-фазовых детекторов подключены к фазным управляющим входам регулируемого источника тока (!).

Недостатком такого частотно-управляемого синхронного электропривода .является отсутствие возможности регулирования амплитуды тока статора. Кроме того, в электроприводе точность регулирования токов статора, а следовательно и момента на валу, является невысокой из-за погрешностей, вносимых сельсином и амплитуднофазовыми детекторами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является частотно-управляемый синхронный электропривод, содержащий синхронный двигатель, к обмоткам статора которого подключены фазные выходы регулируемого источника тока, датчик углового положения, установленный на валу двигателя, блок задания амплитуды тока ста« тора, подключенный к упрйвляющему входу блока преобразования координат, соедипенного входами для опорных функций с выходами источника трехфазного синусоидального напряжения, при этом выходы блока преобразования координат подключены к первым входам блока фаэочувствительных выпрямителей, вторые входы которого соединены с выходами формирователя опорных сигналов, подключенного к выходу датчика углового положения, а выходы блока фазочувствительных выпрямителей подключены к фазным управляющим входам регулируемого источника тока (2).

Недостатком известного частотно-управляемого синхронного электропривода является низкая точность управления, обусловленная погрешностями датчика углового положения, выполненного в виде СКВТ, блока преобразования координат, содержащего аналоговые умножители, и блока фазочувствительных выпрямителей.

Е1елью изобретения является повышение точности управления электроприводом.

Указанная цель достигается тем, что в частотно-управляемый синхронный электропривод, содержащий синхронный двигатель, к обмоткам статора которого подключены фазные выходы регулируемого источника тока, датчик углового положения, установленный на валу синхронного двигателя, и блок задания амплитуды тока статора, связанный выходом с фазными управляющими входами регулируемого источника тока, введены формирователь импульсов, два счетчика, каждый из которых снабжен входом для предварительной установки кода, входом записи н суммирующим входом; два постоянных запоминающих блока, запрограммированных по синусоидальному закону, два цифроаналоговых умножителя и сумматор, причем датчик углового положения выполнен в виде фотоэлектрического частотно-импульсного преобразователя, снабженного грубого и точного отсчетов, первый из которых подключен к входу формирователя импульсов, а второй — к объединенным между собой суммирующим входам счетчиков, выход формирователя импульсов подключен к объединенным между собой входам записи счетчиков, выходы которых подключены к входам соответствую, цих постоянных запоминаюгцих блоков, запрограммированных по синусоидальному закону, соединенных выходами с цифровыми входами соответствуюгцих цифроаналогоN вых умножителей, аналоговые входы которых объединены между собой и подключены к выходу блока задания амплитуды тока статора, sblxoflbf цифроаналоговых умножителей подключены к входам сумматора, выход которого и выходы цифроаналоговых умножителей подключены к соответствующим фазным управляющим входам регулируемого источника тока.

На чертеже представлена функциональная схема частотно-управляемого синхрон45 ного электрон ривода.

Частотно-управляемый синхронный элект ропривод содержит синхронный двигатель

1, к обмоткам статора которого подключены фазные выходы регулируемого источника

2 тока, датчик 3 углового положения, установленный на валу синхронного двигателя I, блок 4 задания амплитуды тока статора, связанный выходом с фазными управляющими входами регулируемого источника

2 тока.

В частотно-управляемый синхронный электропривод введены формирователь 5 импульсов, два счетчика 6 и 7, каждый из которых снабжен входом для прсдвариl 1 1 2521 тельной установки кола, входом записи и суммирующим входом, два постоянных запоминающих блока 8 и 9, запрограммированных по синусоилальному закону, два цифроаналоговых умножителя 10 и 11 и сум матор 12, причем латчик 3 углового положения выполнен в виде фотоэлектрического частотно-импульсного преобразователя, снабженного выходами грубого и точного отсчетов первый нэ которых подключен к входу формирователя 5 импульсов, а вто10 рой — к объединенным между собой суммирующим входам счетчиков 6 и 7, при этом выход формирователя 5 импульсов подключен к объединенным межлу собой входам записи счетчиков 6 и 7, выходы ко- -15 торых подключены к вхолам соответствующих постоянных запоминающих блоков 8 и 9, запрограммированных по синусоидальному закону, соединенных BblxoflBMH с цифровыми входами соответствующих цифроаналоговых умножителей 10 н 11, аналого- 20 вые входы которых объединены между собой и подключены к выходу блока 4 задания амплитуды тока статора, выходы цифроаналоговых умножителей 10 и 11 подключены к вхолам сумматора 12, выхол которого и выходы цифроаналоговых умножителей 10 и 11 — к соответствующи м фазным управляющим входам регулируемого источника 2 тока.

Частотно-управляемый синхронный электропри вод работает слелуюшим образом.

На вход D счетчика 6 подается информация в внле кола Np о требуемом фазовом сдвиге В вектора тока статора синхронного двигателя I относительно иролольной оси ротора, а на вход D счетчика 7 — кол угла

P>27/З.Коды N> и N, у, периодически записываются в соответствующие счетчики

6 и 7 нри поступлении сигнала нулевого импульса на их входы С. Сигнал нулевого импульса поступает с выхода грубого отсчета датчика 3, углового положения один раэ за оборот ротора синхронного двигателя 1 на вхолы счетчиков 6 и 7 через формирователь 5 импульсов. При этом частот- но-импульсный датчик 3 углового положе- 45 ния устанавливается на валу синхронного двигателя 1 таким образом, что нулевой ,импульс связан с продольной осью лвигателя. При вращении синхронного лвигателя 1, иоступающие.с выхола точного отсчета датчика 3 углового положения импульсы частоты 1„„„приводят к появлению на выходах счетчиков б и 7 информации в виде кодов N +g и N>+>I iз +9. которая характеризует текущее положение О вала синхронного двигателя 1 с учетом заданных фазовых сдвигов Р и ф ?ìii/ 3. Коды N>+g и

Np+Q43 +8 преобразук>тся с помощью запрограммированных по синусоилальному закону постоянных запоминающих блоков

8 и 9 в колы sinN>+g и sin И, +71/з, которые полаются на цифровые входы цифроаналоговых умножителей 10 и 11, на опорные аналоговые входы которых поступает

1 аналоговый сигнал залания V необходимой амплитуды тока статора С выхода блока 4 задания. На выходах цифроаналоговых умножителей !0 н 11 формируются гармонические функции регулируемой амплитулы V + фаза которых определяется входными кодами Np и Np+2V/з, а частотаобъемом счетчиков б и 7 и частотой входных импульсов 4 п от датчика 3 углового положения. Сигналы на выходах цифроаналоговых умножителей 10 и 11 равны (1) сг) UN =U„sin (pNt );

U„= U„sin (p„t+P + / 1 где р — число пар полюсов синхронного двигателя I;

Ь - частота вращения ротора синхронного двигателя 1;

\. ,„7(- t- — И 8 2МЕ, g а%

z z угол поворота ротора; п-o,i, " (z. >)Рколичество импульсов, поступивших йа вход счетчика б или 7.

Объем счетчиков 6 и 7 выбирается равным Zlp.

Необходимая полюсность гармонических сигналов может быть получена также путем соответствующего программирования постоянных запоминающих блоков 8 и 9.

Сигналы UN и U«являются задающими лля двух фаз управляемого источника 2 тока, питающего статорные обмотки синхронного двигателя I. ЗадающИЙ сигнал для третьей фазы управляемого источника

2 тока получается на выходе сумматора 12 как сумма сигналов U,ð и Un. т.е.

Ullage= UNN+ U„ii. (3)

Как видно из выражений (1)-(31 на выходы управляемого источника 2 тока задаются трехфаэные гармонические сигналы регулируемой амплитуды с необходимым фаэовым сдвигом/ и с частотой, в р раз превышающей частоту вращения ротора синхронного двигателя 1, т.е. в электроприводе осуществляется управление синхронным двигателем с любым числом пар полюсов.

Таким образом, введение в частотноуправляемый синхронный электропривод формирователя импульсов, двух счетчиков, двух постоянных запоминающих блоков, двух цифроаналоговых умножителей,и сумматора, а также выполнение датчика углового положения в виДе фотоэлектрического частотно-импульсного преМразователя

lll2521

Составитель А. Жилин

Релактор Р. Пицика Техред И. Верес Корректор A. Тяско

Заказ 6()73 42, Тираж ббб Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал Ш1П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 позволяет получйть стабильные гармонические сигналы заданий для фазных токов статора с регулированием их амплитуды и фазы в широких пределах и с высокой точностью, благодаря чему повышается точность регулирования тока статора и момента синхронного двигателя в сравнении с известным решением.