Устройство для частотного регулирования скорости двигателя постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в глубокорегулируемых автоматизированных электроприводах металлорежуплих станков с числовым программным управлением. Целью изобретения является увеличение КПД и улучн1ение массогабаритных показателей. Регулирование скорости двигателя осуществляется с помощью автономного инвертора нанряжения, коммутация ключей которого производится в определенной последовательности , согласно выбранному алгоритму управления . В устройстве, содержащем формирователь 3 сигналов управления, нульорганы 5-7, генератор 4 опорного сигнала, блок 12 совпадений, задатчик 11 состояния и мультиплексоры 8-10, коммутапионный цикл ключей инвертора 1 образуется минимальным числом коммутаций каждого ключа, что позволяет уменьншть коммутационные потери, повысить КПД и уменыпить массу и габариты радиаторов нолунроводниковых ключей. 2 ил. (Л ND 00 4 СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1277345 (58 4 Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3850635/24-07 (22) 24.01.85 (46) 15.12.86. Бюл. № 46 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) А. В. Богдашев, М. С. Каплун, Г. В. Рязановский и Я. В. Чупин (53) 62! .313.327 (088.8) (56) Башарин А. В. и др. Управление электроприводами. Л.: Энергоатомиздат, 982, с. 392.

Булгаков А. М. Частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергоатомиздат, 1982, с. 155.

Титце .У., Шонк К. Полупроводниковая схемотехника. Справочное руководство. М.;

Мир, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧАСТОТНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛ Я ПЕРЕ.ЧЕ ННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в глубокорегулируемых автоматизированных электроприводаx металлорежугцих станков с числовым программным управлеHHpM. Целью изоб ретения является увеличение КПД и улучшение массогабаритных показателей. Регулирование скорости двигателя осу1цествляется с помошью автономного инвертора напряжения, коммутация ключей которого производится в определенной последовательности, согласно выбранному алгоритму управления. В устройстве, содержащем формирователь 3 сигналов управления, нульорганы 5 — 7, генератор 4 опорного сигнала, блок 12 совпадений, задатчик 11 состояния и мультиплексоры 8 -10, коммутационный цикл ключей инвертора 1 образуется минимальным числом коммутаций каждого ключа что позволяет уменьшить коммутационные потери, повысить КПД и уменьшить массу габариты радиаторов полупроводHHKOBblx ключеи. 2 ил.

1277345

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированных глубокорегулируемых электроприводах металлорежущих станков с частотнопрограммным управлением (ЧПУ).

Целью изобретения является увеличение

КПД и улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений на элементах устройства.

Устройство для частотного регулирования скорости двигателя переменного тока, содержащее автономный инвертор 1 напряжения с тремя выходами, подключенными к выводам статорной обмотки двигателя 2 переменного тока и тремя управляющими входами, формирователь 3 сигналов управления, генератор 4 опорного напряжения, три нуль-органа 5 — 7 с двумя входами и одним выходом каждый, три выхода формирователя 3 сигналов управления подключены к первым входам соответствующих нульорганов 5 — 7, вторые входы которых подключены к выходу генератора 4 опорного напряжения, три мультиплексора 8 — -10 с двумя основными и одним управляющим входами и одним выходом, задатчик 11 состояния, блок 12 совпадений с тремя входами и одним выходом, подключенным к управляющим входам всех мультиплексоров 8 — 10., выходы которых подключены к соответствующим управляющим входам автономного инвертора 1 напряжения, первые основные входы мультиплексоров 8 — 10 подключены к выходам соответствующих нуль-органов

5 — 7, вторые основные входы мультиплексоров 8 — 10 подключены к выходу задатчика 11 состояния, входы блока 12 совпадений подключены к выходам нуль-органов 5 — 7.

На фиг. 2 указаны напряжение 13 на выходе генератора 4 опорного напряжения; напряжения 14, 15 и 16 на выходах формирователя 3 сигналов управления; напряжения 17, 18 и 19 на выходах нуль органов 5, 6 и 7; напряжение 20 на выходе блока 12 совпадений, напряжения 21, 22 и 23 на выходах мультиплексоров 8, 9 и 1О; линейные

24, 25 и 26 и фазные 27, 28 и 29 напряжения на статорной обмотке двигателя.

Формирователь 3 сигналов управления может быть выполнен по любой из известных схем, реализующих один из способов управления двигателем переменного тока. Нульорганы 5 — 7 могут быть собраны, например. на базе операционного усилителя К9531Д1В без цепей частотной коррекции, причем один из входов должен быть соединен с общей шиной, а на другой должны быть поданы через весовые сопротивления выходные сигналы формирователя 3 сигналов управления и генератора 4 опорного напряжения. Генератор 4 опорного напряжения может состоять, например, из интегратора с обнулением и нуль-органа, включенных последовательно и охваченных положительной обратной связью. При этом формируется пилообразное линейное напряжение с модулирующим передним или задним фронтами. Блок 12 совпадений может быть, например, выполнен на базе логической микросхемы, реализующей функцию ЗИ-НЕ. Мультиплексоры 8 — 10 могут быть собраны по любой из известных схем двухвходового управляемого переключателя. Автономный инвертор 1 собран по известной схеме трехфазного автономного инвертора напряжения, каждая пара ключей одного плеча которого имеет общий вход управления. Задатчик 11 состояния должен быть выполнен таким образом, чтобы формировать выходной сигнал, равный одному из логических уровней.

Устройство работает следующим образом.

На нуль-органах 5, 6 и 7 (фиг. 1) выходные сигналы формирователя 3 сигналов управления сравниваются с опорным напряжением. Опорное напряжение, формируемое генератором 4 опорного напряжения, может быть напряжением любой формы с модулирующим передним или задним фронтом. Выходные сигналы 17, 18 и 19 (фиг. 2) нульорганов 5, 6 и 7 через мультиплексоры 8, 9 и 10 поступают на соответствующие входы автономного инвертора 1. формирующего напряжение на фазных обмотках электродвигателя 2 переменного тока в соответствии с принципом широтно-импульсной модуляции. В момент одновременного равенства выходных сигналов 17, 18 и 19 нуль-органов 5, 6 и 7 одному из логических уровней, выбранному в зависимости от алгоритма управления, блок 12 совпадений воздействует на управляющие входы мультиплексоров 8, 9 и 10, разрывая путь прохождения сигналов 17, 18 и 19 и принудительно присваивает сигналам 21, 22 и 23 значение выходного сигнала задатчика 11 состояния. Выходной сигнал задатчика 11 состояния может иметь значение логической «1» либо «О», в зависимости от принятого алгоритма. Например (фиг. 2), если сигналы 17, 18 и 19 принимают значения логической «1», то сигналам 21, 22 и 23 принудительно присваивается значение логического «О».

Таким образом, введение в известное устройство трех мультиплексоров 8, 9 и 10, блока 12 совпадений и задатчика 11 состояния приводит к тому, что в течение промежутка времени между t3 и t> (фиг. 2) концы фазных обмоток электродвигателя 2 переменного тока подключаются одновременно к одному полюсу источника питания автономного инвертора 1, но не к положительному (для алгоритма, показанного на фиг. 2), как было бы без введения указанных элементов, а к отрицательном у. Независимо от полярности полюса источника питания инвертора 1, к которому одновременно при1277345

Фс г.2

Составитель В. Алешечкин

Техред И. Всрсс Корректор М. Максим ишинсн

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Повхан

Заказ 6675/54 соединяются концы фазных обмоток электродвигателя 2 переменного тока, напряжение на них в этот момент будет равно нулю.

Это означает, что введение указанных элементов не изменяет мгновенного значения напряжения на фазных обмотках. Однако введение указанных элементов приводит к тому, что число коммутаций силовых вентилей сократилось с шести до четырех за период опорного напряжения, поскольку значение сигнала 23 (фиг. 2) за этот период неизменно, а сигналы 21 и 22 изменили свое значение столько же раз, причем переключение, прошедшее в момент времени t>, переводит схему в состояние, соответствующее началу следующего периода коммутации, поэтому в момент времени /4 переключений не происходит. Сигнал 23 не меняет значения до тех пор, пока соответствующий ему сигнал формирователя 3 импульсов управления 16 является наименьшим. При изменении соотношения сигналов 14, 15 и 16 коммутации отсутствуют в фазе, сигнал управления в которой имеет наименьшую для данного алгоритма величину.

Таким образом, благодаря введению с соответствующими связями трех мультиплексоров, задатчика состояния и блока совпадений достигается уменьшение числа коммутаций силовых вентилей инвертора в 1,5 раза, что приводит к соответствующему снижению мощности коммутационных потерь, и, следовательно, к увеличению КПД и улучшению малогабаритных показателей за счет снижения массы и габаритов радиаторов ключей инвертора.

Формула изобретения

Устройство для частотного регулирования скорости двигателя переменного тока, содержащее автономный инвертор напряжения с тремя выходами, подключаемыми к выводам статорной обмотки двигателя переменного тока, и тремя управляющими

10 входами, формирователь сигналов управления с тремя выходами, генератор опорного напряжения, три нуль-органа с двумя входами и одним выходом каждый, три выхода формирователя сигналов управления подключены к первым входам соответствующих нуль-органов, вторые входы которых подключены к выходу генератора опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью увеличения КПД и улучшения массогабаритных показателей, в него введены три мультиплекщ сора с двумя основными и одним управляющим входами и одним выходом, задатчик состояния, блок совпадений с тремя входами и одним выходом, подключенным к управляющим входам всех мультиплексоров, выходы которых подключены к соответствующим управляющим входам автономного инвертора напряжения, первые основные входы всех мультиплексоров подключены к выходам соответствующих нуль-органов, вторые основные входы мультиплексоров подключены к выходу задатчика состояния, входы блока совпадений подключены к выхода м нул ь-орга нов.