Электропривод с частотно-токовым управлением
1. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНрТОКОШМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащий синхронный двигатель с установленным на валу датчиком положения ротора, усилитель фазных токов, выходы кото рого подключены к фазным обмоткам .синхронного двигателя, блок фазочувствительных выпрямителей с информационньни и опорньм входами, блок задания амплитуды тока с опорными входами , генератор синусоцдаАьных напряжений и блок согласования частот, . : при згом выходы блока фазочувствительных выпфямителей подключены к управляпцим входам усилителя фазных токов, а информационные входы - к выходам блока задания амплитуды тока, датчик положения ротора связан выходом с опорным входсш блока фазочувствительных выпрямител1ей, о т л и ч аю щ и и с я , тем, что, с целью . упрощения, блок согласования частот выполнен в виде последовательно сое .диненных делителя частоты и преобразователя числа фаз, при этом вход делителя частоты, образующий вход блока согласования частот, подключен к выходу генератора синусоидальных напряжений, выход преобразователя числа фаз, образуювщй выход блока согласования частот, подключен к входу датчика положения ротора, а выходы генератора синусоидальных напря§ жений подключены к опорным входам блока задания амплитуды тока. 2. Электропривод по п. 1 отличающийся тем, что, с целью повыпения точности управления моментом , |,введены блок здщания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосмещающий (}лок с двумя входами : я выколощ подключенным к опорному входу блока фазочувотвительных выпря:о мителей, при этом первый вход фазоЭд D Х смещающего блока подключен к выходу блока задания начальной фазы тока синхронного двигателя, а второй вход г о к выходу датчика положения ротора.
СОКИ СОВЕТСНИХ
СА,ИСУСОВ
PECIMiËÈН
as аи
4(51) Н 02 P 7/42
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОВСЙОМУ СВИВВТВ ВСТВУ (21) 3370590/24-07 (22) 16. 12.81 (46) 23.01.85.Бюл. У 3 (72) Б.M. Боченков, С.И. Гулевский, В.Г.Каган, С.Л.Рояк и С.Г.Шраменко (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
В 864476, кл. Н 02 P 5/36, l979.
2. Авторское свидетельство СССР
Ф 930555, кл. Н 02 P 7/42, 1980. (54) (57) 1. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНОТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, содержащий син. хронный двигатель с установленным на валу датчиком полохения.ротора, .усилитель фазных токов, выходы кото рого подключены к фазным обмоткам ,синхронного двигателя, блок фазочувствительных выпрямителей с информациониыаи и опорньн входами, блок задания амплитуды тока с оцорныии входами, генератор синусондальных напряиений и блок согласования частот, при этом выходы блока фазочувствительных выпрямителей подключены к управлякщим входам усилителя фазных токов, а информационные входы - к выходам блока задания амплитуды тока, датчик цолакения ротора связан выходом с опорным входом блока фазочувствительных выпрямителей, о т л и ч аю шийся . тем, что, с целью . упрощения, блок согласования частот выполнен в виде последовательно сое" диненных делителя частоты и преобразователя числа фаз, при этом вход делителя частоты, образующий вход блока согласования частот, подключен к выходу генератора синусоидальных иапрявений, выход преобразователя числа фаз, образующий выход блока согласования частот, подключен к входу датчика полохения ротора, а выходы генератора синусоидадьных напряхений подключены к опорным входам Я блока задания амплитуды тока.
Т
2. Электропривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности управления момен- : g том, введены,блок задания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосмещающий блок с двумя входами и.-выходом подключенным.к опорному входу блока фазочувотвительных выпрямителей, при этом первый вход фазосмещающего блока подключен к выходу блока задания начальной фазы тока синхронного двигателя, а второй вход — . к выходу датчика полокения ротора.
11362
Изобретение относится к элек гротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам, построенным на основе синхронных двигателей, и может быть использовано в промышленных системах воспроизведения движений, в которых определяющими требованиями являются бесконтактность привода, надежность и точность, например в металлорежущих станках, моде- 1О лирующих динамических стендах и т.д.
Известен электропривод с частотнотоковым управлением, содержащий синхронный двигатель с установленным на валу датчиком положения ротора, )5 усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам синхронного двигателя, блок фазочувствительных выпрямителей с информационными и опорными входами, блок 20 задания амплитуды така с опорными входами и генератор синусоидальных напряжений, при этом выходы блока фазочувствительных выпрямителей подключены к управляющим входам усилителя 25 фазных токов, а информационные вхо ды — к выходам блока задания амплитуды тока, выход датчика положения ротора подключен к опорному входу блбка фазочувствительных выпрямителей, а выходы генератора синусоидальных напряжений связаны с опорными входами блока задания амплитуды тока и входом датчика положения ротора
Однако в указанном электроприводе M с частотно-токовым управлением не предусматривается согласование числа пар полюсов датчика положения ротора и синхронного двигателя. Это снижает функциональные возможности электро- 40 привода.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель .45, с установленным на валу датчиком положения ротора, усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам синхронного двигателя, блок фазочувствительных выпрями- 50 телей с информационными и опорным входами, блок задания амплитуды тока с опорными входами, генератор сину. соидальных напряжений и блок согласования частот, при этом выходы бло- 55 ка фазочувствительных выпрямителей подключены к управляющим входам усилителя фазных токов, а информацион92 ные входы — к выходам блока задания амплитуды тока, датчик положения ро-! тора связан выходом с опорным входом блока фазочувствнтельных выпрямителей (2)
Недостатками известного электропривода с частотно-токовым управлением являются конструктивная сложность
t и низкая точность управления моментом синхронного двигателя.
Цель изобретения — упрощение и повышение точности электропривода с часто;гно-токовым управлением.
Указанная цель достигается тем, что в электроприводе с частотно-токовым управлением, содержащем синхронный двигатель с установленным на валу датчиком положения ротора, усилитель фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам синхронного двигателя, блок фазочувствительных выпрямителей с информационными и опорным входами, блок задания амплитуды тока с опорными входами,генератор синусоидальных напряжений и блок согласования частот, при этом выходы блока фазочувствительных выпрямителей подключены к управляющим входам усилителя фазных токов, а информационные входы — к выходам блока задания амплитуды тока, датчик положения ротора связан выходом с опорным входом блока фазочувствительных выпрямителей, блок согласования частот выполнен в виде после- довательно соединенных делителя частоты и преобразователя числа фаз, при этом вход делителя частоты, образующий вход блока согласования частот, подключен к выходу генератора синусоидальных напряжений, выход преобразователя числа фаэ, образующий выход блока согласования частот, подключен к входу датчика положения ро- тора, а выходы генератора синусоидальных напряжений подключены к опор-, ным входам блока задания амплитуды тока.
- При этом с целью повышения точности управления моментом дополнительно введены блок задания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосмещающнй блок с двумя входами и выходом, подключенным к опорному входу блока фазочувствительных выпрямителей, при этом первый вход фазосмещающего блока подключен к выходу блока задания начальной фазы тока
3 1136 синхронного двигателя, а второй вход— к выходу датчика положения ротора.
На чертеже представлена функциональная схема электропривода с частотно-токовым управлением. S
Устройство содержит синхронный двигатель 1 с установленным на валу датчиком 2 положения ротора, усилитель 3 фазных токов, выходы которого подключены к фазным обмоткам син- 1р хронного двигателя 1, блок фазочувствительных выпрямителей 4 с информационными и опорным входами, блок 5 задания амплитуды тока с опорными входами, генератор 6 синусоидальных напряжений и блок 7 согласования частот, состоящий из последовательно соединенных делителя 8 частоты и преобразователя 9 числа фаз.
Выходы блока фазочувствительных выпрямителей 4 подключены к управляю- щим входам усилителя 3 фазных токов, а информационные входы — к выходам блока 5 задания амплитуды тока, датчик 2 положения ротора связан выходом с опорным входом блока фазочувствительных выпрямителей 4, вход делителя 8 частоты, образующий вход блока 7 согласования частот, подключен к выходу генератора 6 синусоидальных напряжений, выход преобразователя 9
Зр числа фаз, образующий выход блока 7 согласования частот, подключен к входу датчика 2 положения ротора, а выходы генератора 6 синусоидальных напряжений подключены к опорным входам блока 5 задания амплитуды тока.
Ц-0т 61И t где 11-,0р — напряжения задания продольной и поперечной составляющих то: ка синхронного двигателя
Напряжения 0 1, "j поступают на информационные входы блока фаэочувствительных выпрямителей 4, который в моменты времени 1 -, т.е. в мооQ о у, я менты смены знака напряжения 0 на его опорном входе с отрицательного
H на положительный, осуществляет выборку величин напряжений 0 и Uq, соответствующих моменту времени 1, и сохраняет эти значения до следующего
Кроме того, электропривод может содержать блок 10 задания начальной фазы тока синхронного двигателя 1 и фаэосмещающнй блок 11 с двумя входами и выходом, подключенным к опорному входу блока фазочувствительных выпрямителей 4, при этом первый вход фазосмещающего блока 11 подключен к выходу блока 10 задания начальчой . фазы тока синхронного двигателя 1, а второй вход — к выходу датчика 2 положения ротора.
Злектропривод с частотно-токовым управлением работает следующим образом.
Обмотки синхронного двигателя 1 (в качестве которого используется многополюсная или с электромагнитной редукцией машина) питаются токами от усилителя 3 фазных токов. На валу синхронного двигателя 1 установлен
292 4 датчик 2 положения ротора, в качестве которого используется двухполюс-. ная машина типа сельсина или вращающегося трансформатора. Допустим, что обмотки синхронного двигателя 1 выполнены двухфазными (в общем случае ш-фазными). При этом генератор 6 синусоидальных напряжений вырабатывает двухфазную систему напряжений с частотой И1. Одно из этих напряжений поступает на вход делителя 8 частоты, который делит его частоту на р (где р — коэффициент, равный числу пар полюсов синхронного многополюсного двигателя 1). Сигнал с выхода делителя 8 частоты с частотой G31 /р поступает на вход преобразователя 9 числа фаз, который формирует на своем выходе требуемую многофазную систему синусоидальных напряжений для обеспечения работы датчика 2 положения ротора в режиме фаэовращателя.
Выходное напряжение датчика 1 положения ротора, поступающее на опорный вход блока фазочувствительных выпрямителей 4, определяется выражением где 8 — угол, равный механическому углу между осями первичной обмотки датчика 2 положения .ротора, питающейся напряжением U =U sin â t и осью
Q<
В1 Р выходной обмотки.
Двухфазная система напряжений с выхода генератора 6 синусоидальных напряжений поступает также на опорные входы блока 5 задания амплитуды тока, на выходах KQToporo формируются напряжения
113-"bсоб R
1136292
ВПИМПИ Заказ 10299/43 Тирам 646 Подписное филиал ШШ "Иатеат", г. Уагород, ул.Проектная,4 периода, формируя на своих выходах напряления Ц. и Ug задающие токи
6i в обмотках синхронного двигателя 1:
Ц.Озсое р9-U>sinp8;
4
U, U>sin.p 8 t 0 р соч р 8.
Повыаение точности управления мо-, ментом в электроприводе связано с возмоиностью дополнительного воздействия на фазу токов синхронного двигателя 1, которое осуществляется с помощьв блока 10 задания начальной фазы тока синхронного двигателя и фазосмещающего блока 11. Напряление с выхода датчика 2 и ротора поступает на один из входов .фазосмещающего блока 1 1, который дополнительно смещает его фазу на угол являющийся функцией напрякения IJg поступающего с выхода блока 10 saдания начальной фазы тока синхронно. го двигателя на второй вход фазосмещающего блока 11. Капрякения задания . токов s обмотках синхронного дним ате- ля 1, формируейае на выходах блока фаэочувствительных выпрямителей 4, имеют при этом следующий видг
Оц 0э со%(р9+ф) "/ sin(yQO $) °
Ug, Ugsin(p8+g UQcos(рЕ g) :.
Дополнительное фазовое смещение тока на угол )f позволяет компенсировать фазовые запаздывания, вносимые усилителем 3 .фазных токов, и повысить точность управленйя моментом.
В случае применения ш-фаэйого синхронного двигателя электронривод работает аналогично описанному (генера.тор 6 синусондальных напрялений, усилитель 3 фазных токов и блок фазочувствительных выпрямителей 4 такие выполняются ш-фаэнымф
Таким образом, выполнение в электроприводе с частотно-токовым управлением блока согласования частот в виде последовательно соединенных делителя частоты и преобразователя числа фаз и подключение его к входу датчика пололения ротора позволяет ре- икть задачу согласования числа пар полюсов синхронного многополюсного двигателя и двухполюсного датчика полоаения ротора более простьми средствами в сравнении с известным реше:нием. — .
Подключение к выходу датчика полоаения ротора фазосмещающего блока, связанного с блоком .задания начальо ной фазы тока синхронного двигателя, позволяет дополнительно повысить точность управления моментом синхрон-. ного двигателя.
