Электропривод с частотно-токовым управлением

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промьшшенных системах воспроизведения движений. Целью изобретения является повышение точности управления моментом синхронного двигателя. Электропривод с частотно-токовым управлением содержит го-фазный синхрояный двигатель (СД) 1. На его валу установлен датчик 2 положения ротора . В состав электропривода входят последовательно соединенные между собой блок 5 задания амплитуды тока с двумя опорными входами, блок 4 фазочувствительных выпрямителей и усил11тель 3 фазных токов, выходом С to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111

А1 (50 4 Н 02 Р 7/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3927203/24-07 (22) 12.07.85 (46) 15.01.87. Бюл. 1"- 2 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) А.Г.Баракин, В.М,Берестов, Б.N.Боченков, В.Г.Каган, A.В.Ковалев, Л.В.Музалевский, С.В ° Нечаев и С.Л.Рояк (53) 621 316. 718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(- 930555, кл. Н 02 P 7/42, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 1136292, кл. Н 02 P 7/42, 1981,,(54) ЗЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНО-TOKOBbE1 УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промышленных системах воспроизведения движений. Целью изобретения является повышение точности управления моментом синхронного двигателя.

Злектропривод с частотно — токовым упраьлением содержит m-фазный синхронный двигатель (СД) 1. На его валу ..còàHàâëåí датчик 2 положения ротора. В состав электропривода входят последовательно соединенные между сооой блок 5 задания амплитуды тока с двумя опорными входами, блок 4 фазочувствительных выпрямителей и усилитель 3 фазных токов, выходом

128 >9 ; ) Г „г

> г г 1, ! Х (i г г;,"1

i) >с !

Г > г г!>г) г (!(г г: - Ы) г (г.! (.! ; ; ! « .. :. ог,: =,—

-"О

Падг:3(О.(Е((НЬ(((К фаЗяМ (:, 1 1, гп(го;".0(>

Hbl(> )3хсды блока .> HOt тvT(яю; ..;i i !(с) ...ь с выходов генератора (I си:1, Оидел-.— ных на((рн;.. ени (, О;п((з «ь ход гe!T:- ратора б перез блок 7 согласовании г(аС ОТ СВЯЗан !„ .O E3?(ОДОМ 1 ДТГ(И((Я

ВХОД КОТО()ОГÎ =ОЕДИП(- 1(С ВХС>дг);! фазос(":ецаю(це, о блока 17 и вАОдом фазос((ешяы((!его блока 8 „Г(>(ходы б:30ков 8 и 17 подклю(е "(bf к опорным входам блока . Б злектро;-.рй вод введены инвертl>p (,И) 12) упрявл нем(>)е кгом((>гтаторь! (Ii) 1Л " - дат лик((15

16 тока. Зход И 12 соеди (HH с вых0-1)зоб(р>ет(= EH((= (. TH..ос(-;тая к ). Ок 1.р)0-<)(1(к(3 .., а 1;« (1ио к;(ест()т 1(0 „-пра(1„ t((», 1((""; >t> >> (>Г!Г>И)> 0(! > г! !Т 0!", j 0! t j г!1 г,;

"i0>l(Е Г >Оп((,> И(" РЛ b --; ;ОВЕ I>0 В "О О,г>flit С сг(ц>(Х . 1;С >;,.,-;"; >,Оеl П30(Eqljt -,.- t 3tf --Пl,-гг— (Iß1{(j, l ibi Яв!1. . 1()Tt ц бе(1," 0>1" О ь ".:> -(>с l (3(ЕT;:, " .Тг i -11! ОС Т .- ) П ">аг3Х(0 >1 i .,;- .:! i t)! . (инхп овнов(; двигатели, HÆ(— .f!> с(С,>(Е>с1а> а(1 Е1. 1 13 0: ). * и 1 .-:::г::" .!()(. . г! с )

Г ) >

ФаЗО-!(Е(!!>>!)Г;" п Егг; )гс . >lд Ф, ПРИ:(СР;и:,03, ИИ: -.l Гг i..: ...H . !. С

> егс работы; (а (г;.(г > 5 -- з.. юп 1; I!Ipи"

1(P.н":О1, соо 1; ..Тс:":«<1)!.((:с p,:),;. О

КQ (3, r,::j1(>((- l П ОП ) . !IC) 1 С t! с О" t !-. I.",13 3 .(;i t

УГ>Ралпсfttt 1 (Q "(— 1 —,(К! 1,1 рОЛН!>(Й,(1(3>(! я (Е-,;(> 1 (i,я ф -E . в(щ(>(с(3 з,-!Октпо(! 01:(>0;i;: при в =- 2, г Ста:(они!а(:!(Ы(! Н,E ".1 О г;>, > >(;;СГ.!

НЬГХ то (ОВ ВЫК ij,>Ы !(О 1 0>3 ()! О, : 0.1 К, 16 (Hb1 К 0 ()0Г13 ." .Т „, i ) il I 1 ll;i- (3 .. >1> 1 0,.:.1! > ), >t >f с-1((1>>(>г)li (ОГ )г (itft! Ë Р 1В 1 " > !) (г. ). l )if!)y f I 1 Зс. !(1НИH t:яиа IЬНС>й (1)сЗЗЬ( > )ХОЛО ": лока Я и с

1 " .О".l > ()" Окса г . 8ь!х гl!1 t! . 2 — (е;)-" 3

1, !, ((0(((ГО(-.:;;.(е н к )3хо;-,:; 2С и бГг()ков 8. 1/ ((олтветi -EH0н!10. I; ..-1— :,.:;. fS: l .>! (>!.сl (х О;(яг" I ) 1 t 0>-(-,;-(-T(> )1(,, с г t!H 11, 8 р Г.)." 1;сг> г -1-;»";!(0

К ()ТОР "(.(0 ОсОДH ((ге НЫ ((0 с; l ГИ )»

t „! l!!) О;.Л!!:!" (!Ä>(ах(>!! ()i(;!3 - 3Ь! 1 ОК(:В

, 0 f!,l !1 е т н о (О !);;,;> ";а !

> г) >t 31>и,;г,.} ;1.; епг> .1) l с;;!! >; О(.. »>

I г, г

1 г . 1>(° l!>!t .i I ".1;>, I; ()Р (>, ! г, г

3 12 дополнительными третьими входами 20 и 21 соответственно, Усилитель 3 фазных токов снабжен дополнительными выходами 22 и 23, подключенными к входам соответствующих датчиков

16 и 15 тока. Вход инвертора 12 подключен к выходу блока 11 задания начальной фазы тока синхронного двигателя, выход инвертора 12 — к объединенным между собой входам управляемых коммутаторов 13, 14, выходы которых подключены к третьим входам 20, 21 фазосмещающих блоков ,8, 17. Первый вход 18 фазосмещающего блока 17 подключен..к выходу блока

11 задания начальной фазы тока синхронного двигателя, второй вход

19 — к выходу датчика 2 положения ротора, выходы фазосмещающих блоков

8, 17 подключены к соответствующим опорным входам блока 4 фаэочувствительных выпрямителей, Выходы датчиков 15, 16 тока подключены соответственно к управляющим входам управляемых коммутаторов 13 и 14.

Фазосмещающие блоки 8, 17 содержат трехвходовый компаратор 24 (фиг. 2), собранный на операционном усилителе и резисторах 25 — 27. Выход компаратора 24 соединен с входом формирователя 28 импульсов, собранного на транзисторе 29, резисторах

30-32, конденсаторе 33 и диоде 34.

Датчики 15, 16 тока выполняют по схеме двухпорогового компаратора (фиг. 3) и содержат усилители 35, 36, подключенные выходами к входам элемента И 37.

Электропривод 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 фазных токов 3, который может быть выполнен, например, по схеме охваченного пофазно жесткой обратной связью по выходному току непосредственного преобразователя частоты, построенного на базе реверсивного тиристорного преобразователя с раздp!IhHhlM управлением.

На валу синхронного двигателя 1 установлен датчик 2 положения ротора, в качестве которого используется двухполюсная машина типа сельсина или вращающегося трансформатора. Допустим, что обмотка синхронного

83933 4

5

35 двигателя 1 выполнена двухфазной (m = 2). В этом случае генератор 6 синусоидальных напряжений вырабатывает двухфазную систему напряжений с частотой с., . Одно из этих напряжений поступает на вход блока 7 согласования частот, который формирурует на своем выходе требуемую систел1у синусоидальных напряжений для обеспечения работы датчика 2 положения ротора в режиме фазовращателя.

Частота этих синусоидальных напряжений равна ы, /р, где р — число пар полюсов многополюсного синхронного двигателя 1. Выходной сигнал датчика

2 положения ротора, поступающий на вторые входы 10, 19 фазосмещающих блоков 8, 17, определяется выражением

U = U sin(— -t — О).

2 2 р где 9 — угол, равный мех аничес кому углу между осью первичной обмотки датчика 2 положения ротора, питаюQi щейся напряжением U = U sin — t, Tn g и осью вторичной (выходной) oGMQTKH.

Двухфазная система напряжений с выхода генератора 6 синусоидальных напряжений поступает также на опорные входы блока 5 задания амплитуды тока 5, на выходах которого формируются напряжения !

U> = U cos<ä t — U sinr.),t

U sining t + U>cos(g,t, где Н . U — напряжения задания продольной и поперечной составляющих тока синхронного двигателя 1. Напряжения U» U поступают на информационные входы блока фазочувствительных выпрямителей 4.

В момент смены знака суммарного напряжения на входах компаратора 24 (фиг. 2) фазосл ещающего блока 8 (17) с отрицательного на положительный напряжение на его выходе меняет знак с положительного на отрицательный.

При этом формирователь 28 импульсов вырабатывает узкий положительный импульс, поступающий на соответствующий опорный вход блока 4 фазочувствительных вьптрял1итечей, осуществляющего выборку величины напряжения

Бэ(Б ), соответствующего этому момен12 (1

>! 1::.:!

1 ::. f11>1 >»<С f E .:

» !, I 1 113, 11И> » у:0! от), »

1I5 ту времени, и хранение этого значе— кия до следующего опор кого 11! !у.1 "»" а .

Б результате на выходе блок» ч фа". (— чувствительных выпрямителей ф j>»!!!.>у— ется напряжение Б (е(, ) > з <1да! >и;,(3»г ток в одноименную обмотку с(!нхр.;!!» <>" го двигателя 1.

Для компенсации фазовых запа»д::I наний(, вносимых усилителем 3 фа 3ны: то (ok3, фаза напряжения Ь с выход;

> (ат чик а с. положения po» oj>»1 Г\<эпг>3 к1» тек ько смещается на угол ), явля:п-щий<-я функцией чапряжения 1.;<, пuo-туг>ающего с выхэда блока !.1 3ад»иия качал>н(ой фазы гока синхрокиогс дг>и1 H*j 333< o;gbf 9 H 1 8 фа .=. (! r i -i=.. ff .» in ! си-;: блоков 8 и 17. При зто .:!I(c и е коммутаторы 13 и i »,. -:; 1>О (: го!иие .!.а входы 20 21 ф» ...- .:""„-„, е.:. 1< ".,О"., »> 1! с и>;13 С!3 Тор дае>ся напряжение Б, икверс 1, ра:.о;и;куты. Упр<3в33е! Ие комму . аг, 13, >1 осуществляется с пом >ц

-<иков 13 > 16 !3аличия тока: ((>у ill то;<о. о."! (агрузки каждой из < гг . лит . я (1>аз (ых т<п(ов 3. С (гка< с дат <Р!ка 3 токе! усилР>тp3153 <.>»3:If!»< то:<ов сравнивается с j!Eçумя 1!о;3 ", 3

»(ь(3.>и !(»31»ряже1-(иями L H Б < ..»и., 3

I 1

С 3 а; а> 1!ОИ ТОЧНОСТ Ю > О. 3<> Д. ..»1, : .И.

:1О!(»r >l у Jiook»ß ток ов, 11е» «11>х <> (1 > 1!!

1 э (I б) на п31»- ия токо»в е; и!!1.!ч ».,1 попо <ь сигнала соответстку;>!ги"

-»»:!.-:, (<тof151 поло>не!113!в 11. Do- ;:1-О!»:;:

- .:",утатарз 13 и 1-, имес-, —: о при вы>пол ке кии у<;I(»:E — f> .,: jj т . C .. при k"ú.fk O:(III;. (.

1»> режиме непрерывного лекия коммутаторы 13, 4 >а3ом!11-;,ы

".EIÏÐ5<;((Е13ИЕ U, С ВЫХI I (Е,.»: 2

;! ОЛ ОХ»(И1 fk РОТ ОР» ДОП03111ИТЕ. . 11 щаст: я н» угол IOE = фа :n< мсг„и li »

I>Jfоках «>. I 7. Гапряже><и>1 з<3,:»! ия

ТОКО Г1 В СС! IO КаХ Ck IIXPI Oi ill(>1 <3 3 <13И теля 1 3 формР<руемые на !11:(хо.» .х 6.1: го 2! фаз очу!>Отвителгпк,!и п! г >иии>: Jlol .. ipi0" lip! i э т ом следующии

1! =,ikk(p9 + р "1 ; - -,,r (>;-,,»>;

J3

-!

Дополнительное фазовое см< и»п гока на угол p (позволяет ..О:и:: ров ат Ь <>CI3OE311е 3»!Elk( >3. О. мыс усилителем 3 фазных токов.

В реж,!ме прерывистого то!»:i: 1 ::с-хo,:;:-:.: пос.»1едоватегиь>(ос < !»(. I»»l::f

<1;!;. lT с: !i " кпf:c!11, < г и

" . О С С. I, 3(.ir O f f! »2»-. lf ÓliC-l!1 ii i, 1

"и : ":1. 1 .-11> 1 3 < 11» ) ГК (, 1!1 ((> К(IОГ<1 НВИ >3 (33((!

l ! 1»»»Г „»И(-I,:III(3;:3!Il :!Р> .(»,:: ЕИ„

» 1;

-(1,-1; к ° 1 "l »!;1<»1»< 1 O !1», 1<313!1!Р! 11 а:>е—

< .. —;! .: . -:;; — .<1; —,(1. с:: . fг.1 (1 - . : .. !!.. 11: 1 (>

i I Р . . . >Р < Э I if..: .i :. 3 Г

1 „11 I,, -1, .

Л

1 1 ка согласования частот подключен к входу датчика положения ротора, о тл и ч а ю шийся тем, .что, с целью повышения точности управления моментом, в него введены инвертор, m управляемьгх коммутаторов, m датчиков тока и (т — 1) фазосмещающих блоков, каждый из которых выполнен с тремя входами. первый фазосмещающий

i0 блок снабжен дополнительным третьим входом, а усилитель m-фазных токов ,снабжен дополнительными m выходами, подключенными к входам соответствующих датчиков тока, при этом вход ин15 вертора подключен к выходу блока задания начальной фазы тока синхроннога двигателя, выход инвертора — к объединенным между собой входам m управляемых коммутаторов, выходы ко2Q торых подключены к третьим входам соответствующих фаэосмещающих блоков, первые входы введенных (m — I) фазосмещающих блоков объединены между собой и подключены к выходу блока

25 задания начальнои фазы тока синхронного двигателя, вторые входы введенных (m — 1) фазосмещающих блоков объединены между собой и подключены к выходу датчика положения ротора

° -. а их выходы — к соответствующим опорным входам блока фазочувствительных выпрямителей, а выход каждого из и датчиков тока подключен к управляющему входу соответствующего

35,управляемого коммутатора.

7 1283933 целое число) с установленным на его валу датчиком положения ротора, усилитель m-фазных токов, выходы которого подключены к соответствующим фазным обмоткам синхронного двигателя, блок фазочувствительных выпрямителей с m информационными входами, m опорными входами и m выходами, блок задания амплитуды тока с двумя опорными входами, генератор синусоидальных напряжений с двумя выходами,,блок согласования частот, первый фазосмещающий блок с двумя входами и выходом, подключенным к первому опорному входу блока фазочувствительных выпрямителей, и блок задания начальной фазы тока синхронного двигателя, подключенный вьгходом к первому входу фазосмещающего блока, второй вход которого соединен с выходом датчика положения ротора, при этом выходы блока фазочувствительных выпрямителей подключены к соответствующим управляющим входам усилителя

m-фазных токов, информационные входы блока фазочувствительных выпрямителей подключены к соответствующим выходам блока задания амплитуды тока, один опорный вход которого г:одключен к соответствующему выходу генератора синусоидальных напряжений ! а другой опорный вход блока задания амплитуды тока объединен с входом блока согласования частот и подключен к другому выходу генератора синусоидальных напряжений, выход бло I ) !

i /с (1 ) !

), ) I !!

1 !! !

1 !! ! ! !! ! (! !,! . 3 ° ) с . !!

i ч

)) (, ! С 1

1 ! ( 1

), (! )

|:; !

1 ) ) ! (; ,i

I! ) ! ()

i ! j .. (! 1 !).1:.. 3HO.).i ) I (.1) 1 ! (1 !

)

)

1 (! !!

/), с - (с ./. ,1 1

1 г; ,( с; ! 1 i, .n ° !

,с/ ..

1 у ) !

- (! !

:)

) ) !