Частотно-управляемый синхронный электропривод
Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является улучшение пусковых характеристик. Указанная цель достигается введением в частотно-управляемый синхронный электропривод RS-триггера 15, D-триггера 16, формирователя 17 импульсов двух логических схем ИЛИ 18, 19, схемы 20 начальной установки, мультивибратора 21, делителя 22 частоты и логической схемы И 23. Введение указанных блоков обеспечивает автоматическое введение в синхронизм синхронного двигателя 1 при пуске. 2 ил. (Л сриг.1 N)
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (sg 4 Н 02 P 7/42
„/ с
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H. А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1112521 (21) 3969 186/24-07 (22) 28 ° 10.85 (46) 15.06.87. Бюл. Н - 22 (7 1) Горьковский политехнический институт им.А.А.Жданова (72) А.С.Плехов, В.А.Тихомиров и Е.М.Бурда (53) 621.316.718.5(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР
К2 11125213 кл. Н 02 Р 7/429 1983. (54) ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫЙ СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение пусковых характеристик.
Указанная цель достигается введением в частотно-управляемый синхронный электропривод RS-триггера 15, D-триггера
16, формирователя 17 импульсов, двух логических схем ИЛИ 18, 19, схемы 20 начальной установки, мультивибратора
21, делителя 22 частоты и логической схемы И 23. Введение указанных блоков обеспечивает автоматическое введение в синхронизм синхронного двигателя 1 при пуске. 2 ил.
1 13
Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам на базе синхронных двигателей, и может быть использовано для регулирования скорости и момента на валу двигателя с высокой точностью.
Цель изобретения — улучшение пусковых характеристик путем автоматического введения в синхронизм синхронного двигателя.
На фиг.1 представлена функциональная схема. частотно-управляемого синхронного электропривода; на фиг.2 зависимость момента от угла.
Частотно-управляемый синхронный электропривод содержит синхронный двигатель 1, к обмоткам статора которого подключены выходы регулируемого источника 2 тока, датчик 3 углового положения, установленный на. валу синхронного двигателя 1, блок 4 задания амплитуды тока статора, формирователь 5 импульсов, два счетчика
6 и 7, каждый из которых снабжен входом для предварительной установки кода, входом записи и суммирующим входом, два постоянных запоминающих блока 8 и 9, запрограммированных по синусоидальному закону, два цифроаналоговых умножителя 10 и 11 и сумматор 12. При этом датчик 3 углового положения выполнен в виде фотоэлектрического частотно.-импульсного преобразователя с выходом 13 грубого отсчета, подключенным к входу формирователя 5 импульсов, и выходом 14 точного отсчета. Выходы счетчиков 6 и 7 подключены к входам соответствующих постоянных запоминающих блоков
8 и 9, выходы которых соединены с цифровыми входами цифроаналоговых умножителей 10 и 11 соответственно.
Аналоговые входы цифроаналоговых умножителей 10 и 11 объединены между собой и подключены к выходу блока 4 задания амплитуды тока статора. Выходы цифроаналоговых умножителей 10 и 11 непосредственно и через сумма:тор 12 подключены к соответствующим управляющим входам регулируемого ис" точника тока 2.
В частотно-управляемый синхронный электропривод введены RS-триггер 15, D-триггер 16, дополнительный формирователь 17 импульсов, две логические схемы или 18 и 19, схема 20 начальной установки, мультивибратор 21, 17634 2 делитель 22 частоты с тактирующим входом и входом сброса и четырехвходовая логическая схема И 23. Датчик
3 углового положения снабжен дополнительными тремя выходами 24-26 точного отсчета. При этом первая логическая схема ИЛИ 18 подключена по первому входу и выходу между выходом формирователя 5 импульсов и объеди10 ненными между собой входами записи счетчиков 6 и 7. Вторая логическая схема ИЛИ 19 подключена по первому входу и выходу между выходом 14 точного отсчета датчика 3 углового положения и объединенными между собой суммирующими входами счетчиков 6 и 7.
Дополнительные выходы 24 и 25 точного. отсчета датчика 3 углового положения подключены к соответствующим
20 входам RS-триггера 15, выход которого соединен с D-входом D-триггера.
Дополнительный выход 26 точного отсчета датчика 3 углового положения подключен к входу синхронизации D25 триггера 16, прямой выход которого через дополнительный формирователь 17 импульсов соединен с вторым входом первой логической схемы ИЛИ 18.
Четыре вхоца логической схемы И 23 подключены соответственно к инверсному выходу D-триггера, выходу мультивибратора 21, выходу делителя 22 частоты и выходу схемы 20 начальной установки. Выход логической схемы
И 23 соединен с вторым входом второй логической схемы ИЛИ 19 ° Входы сброса D-триггера 16 и делителя 22 частоты подключены к выходу схемы 20 на- чальной установки, а выход мультивибратора 21 — к тактирующему входу делителя 22 частоты.
В качестве датчика 3 углового положения использован фотоэлектрический частотно-импульсный преобразователь, имеющий два канала точного отсчета и канал грубого отсчета (начала отсчета). Сигнал начала отсчета с выхода 13,.повторяющийся через каждый оборот растрового лимба датчика, дает возможность определить нулевое положение датчика. Первый канал точного отсчета имеет прямой 14 и инверсный 24 выходы, а второй канал— прямой 25 и инверсный 26 выходы.
Частотно-управляемый синхронный электропривод работает следующим образом.
sign(U sin(Z у ));
U,. = sign (U sin(Z и t + i /2)); 26
24 1%
35 где Z — число импульсов на одном из выходов преобразователя 3 за оборот вала;
И вЂ” угловая скорость вала двига40 теля.
При вращении двигателя на прямом выходе D-триггера 16 в момент появления фронта сигнала с выхода 26 формируется сигнал U зависящий от знака угловой скорости ротора: 1, прии> О (0, при и 0.
Таким образом, при пуске двигателя 1 значение сигнала на прямом выходе триггера 16 одинакового как в случае неподвижного ротора двигателя
1, так и в случае его вращения в о6- 55 ратном направлении U = О.
В то же время сигнал на инверсном выходе D-тригг ер а 16 U, ь (я о .ь „О) о, -0 3 13176 При подключении электропривода к питающей сети схема 20 начальной ус.тановки вызывает сигнал на выходе D-триггера 16 U e(1 = О. Сигнал 1 >о) с выхода. формирователя 17 импульсов в момент установки в "О" триггера 16 через схему ИЛИ 18 записывает в счетчики 6 и 7 значения 11ь „ „ = N (P ) и N .„ „ = N (P» + 2 /3), соответст вующие требуемой ориентации /3, на- 10 магничивающей силы (н.с.) статора двигателя 1 при его заданном максимальном моменте, если ротор двигателя находится в положении "Начало отсчета". Однако в момент включения 15 ротор двигателя 1 ориентирован произвольным образом, поэтому действующий на него момент имеет произвольные величину и знак. Под действием этого момента и статического момента 20 нагрузки ротор двигателя может развивать скорость в каком-либо направлении или находится в исходном положении. Направление вращения ротора анализируется при помощи триггеров 15 и 16, связанных с выходами фотоэлектрического частотно-импульсного преобразователя 3. Сигналы на выходах последнего описываются выражениями: 34 .4 разрешает прохождение импульсов с мультивибратора 21 на выход логической схемы И 23. Следовательно, через логические схемы И 23 и ИЛИ 19 импульсы с выхода мультивибратора 21 проходят на суммирующие входы счетчиков 6 и 7., что вызывает быстрое изменение их выходного кода со значений Иь,ац, Мт„ац, котоРые определяли угол Д«вектора н. с. статора, на величину gNe = hN = f„T (где f — частота мультивибратора 21; Т вЂ” половина периода сигнала на выходе делителя частоты 22) . Величина g Nь = 6 N p определяет перемещение результирующего вектора 2к н.с. статора на угол hр ст clKL > йК (где N ь ст макс — объем счетчика 6 по отношению к продольной оси ротора, что соответствует изменению момента двигателя согласно его угловой характеристике. На протяжении следующего полупериода Т сигнала с выхода делителя 22 частоты вектор н.с. неподвижен относительно статора, и на ротор двигателя 1 действует момент М = М(+ КОЧ + hP ), соответствующий новому значеmm yea P =P.. + dP . В процессе последовательного изменения угла 3 результирующий вектор н.с. статора занимает положение относительно продольной оси ротора в зоне p + h p „,,обозначенной на фиг.2 как h p, „= 2hp „,,„. При этом двигатель 1 развивает момент, больший максимального статического момента нагрузки, а значит, динамический момент синхронизации Ь M „„ = М вЂ” Мс м „, двигателя имеет заданный. знак и обеспечивает разгон двигателя. При малых углах поворота, соответствующих нескольким импульсам с выхода датчика 3 углового положе-. ния, следует считать динамический момент двигателя постоянным, а его движение — равноускоренным. Величина динамического (синхронизирующего) момента в процессе пошагового изменения угла Р на величину h P „, является минимальной для случая P = P p + h(макс /2: P k а1 макс /2) Мс макс где р — число пар полюсов двигателя 1; 131?634 k = 1 для СД с возбуждением на роторе и k = 2 для СРД. Выбор соотношения = 6 P „„ /2 и коэффициента пересчета N делителя 22 частоты из условия Р макс N — --- — -- N гг ст. мо кс позволяет обеспечить при пуске двигателя синхронизирующий момент f0 l син Mc,мсакс — син. мин, 2u I тг, (— — — — — — — -) 30 1син, макс а следовательно, и частоту мультивибратора 21: 24 гг 2 Тгг В результате разгона двигателя сигналы на выходе D-триггера 16 приHHMBIoT значения: У (= 1, О „,. = О. Такие сигналы вызывают прекращение 40 импульсов с выхода схемы И 23. Однако импульсы с выхода 14 частотно-импусльного преобразователя 3 проходят через логическую схему ИЛИ 19 на суммирующие входы счетчиков 6 и 7. Это 45 ведет к пошаговому изменению угла вектора н.с. статора в неподвижной системе координат на величину, равную углу поворота ротора, а значит, происходит дальнейший разгон двига- 50 теля в синхронном режиме под действием момента p M При прохождении продольной оси ротора через нулевое положение на выходе начала отсчета 13 появляется сигнал, который являясь обработанным формирователем 5 импульсов, поступает на вход логической схемы ИЛИ 18 За время Т когда вектор н,с. статора зафиксирован, под действием момента 6 Г1 „„ротор двигателя дол- 15 жен повернуться на угол ii /Z, который соответствует последовательному появлению двух импульсов на каждом из выходов фотоэлектрического частотноимпульсного преобразователя 3. Это 20 вызывает изменение сигнала на прямом выходе.D-триггера 16, свидетельствующего о синхронизации электродвигателя. Полагая движение ротора в интерва- 5 ле времени Т равноускоренным, можно определить необходимую длительность этого интервала: и далее подается на входы записи счетчиков 6 и 7, обеспечивая запись на выходы счетчиков кодов N (P, ), И ((„ + 2 Т /3), соответствующих заданному моменту Мм,„к двигателя. Слем< кс довательно, осуществляется автоматическая ориентация вектора н.с. статора относительно гродольной оси ротора и обеспечивается работа двигателя в определенной точке его угловой характеристики. Непосредственная связь выхода схемы 20 начальной установки с входом логической схемы И 23 предотвращает появление импульсов на суммирующих входах счетчиков 6 и 7 на время формирования выходного сигнала схемы 20. Таким образом обеспечивается автомагическое введение в синхронизм синхронного двигателя при пуске, что обеспечивает улучшение пусковых характеристик частотно-управляемого синхронного электропривода. Формула изобретения Частотна-управляемый синхронный электропривод TIQ авт.св. Ф 1112521, отличающийся тем, что, с целью улучшения пусковых характеристик за счет автоматического введения в синхронизм синхронного двигателя, введены RS-триггер, D-триггер, дополнительный формирователь импульсов, две логические схемы ИЛИ, схема начальной установки, мультивибратор, делитель частоты с тактирующим входом и входом сброса и четырехвходовая логическая схема И, а датчик углового положения, выполненный в виде фотоэлектрического частотно- импульсного преобразоватсля, снабжен дополнительными тремя выходами точного отсчета, при этом первая логическая схема ИЛИ подключена по первому входу и выходу между выходом основного формирователя импульсов и объединенными между собой входами записи счетчиков, вторая логическая схема ИЛИ подключена по первому входу и выходу между основным выходом точного отсчета датчика углового положения и объединенными между собой суммирующими входами счетчиков, первый и второй дополнительные выходы точного отсчета датчика углового положения подключены к соответствующим входам RS13 Составитель А.Жилин Редактор Л.Пчолинская Техред М.Ходанич Корректор А.Ильин Заказ 2433/54 Тираж 660 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 триггера, выход которого соединен с D-входом D-триггера, третий дополни.тельный выход точного отсчета датчика углового положения подключен к входу синхронизации D-триггера, прямой выход которого через дополнительный формирователь импульсов соединен с вторым входом первой логической схемы ИЛИ, четыре входа логической схемы И подключены соответственно к 17634,8 инверсному выходу D-триггера, выходу мультивибратора, выходу делителя частоты и выходу схемы начальной установки,,а выход логической схемы И соединен с вторым входом второй логической схемы ИЛИ, входы сброса D-триггера и делителя частоты подключены к выходу схемы начальной установки, а выход мультивибратора — к 10 тактирующему входу делителя частоты.
