Электропривод переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промьшшекных системах воспроизведения движения, Hanpimep в станках с числовым программным управлением. Целью изобретения является упрощение электропривода . Для этого он снабжен генератором 20 прямоугольных импульсов, счетным триггером (СТ) 21, D-триггерами 22 и 23 и элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24. На валу синхронного двигателя (СД) 1 установлены датчик 6 положения ротора и тахогенератор 5,выходы к-рых подключены соответственно к

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИК 5р 4 Н 02 P 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flQ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4213788/24-07 (22) 24.03.87 (46) 07.11.88. Бюл. У 41 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) Б,М,Боченковв С.Л,Рояк и Ю.Г.Салов (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 944047, кл. Н 02 Р 7/42, 1980.

Изосимов Д.Б. и др. Электроприводы переменного тока со скользящими режимами для металлообрабатывающих станков. — Сб.: Автоматизированный электропривод. — М.: Энергоатомиздат, 1986, с.200-204.

„„SU „„1436264 А 1 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промьппленных системах воспроизведения движения, например в станках с числовым программным управлением. Целью изобретения является упрощение электропривода. Для этого он снабжен генератором 20 прямоугольных импульсов, счетным триггером (СТ) 21, В-триггерами 22 и 23 и элементом ИСКЛОЧАММЦЕЕ

ИЛИ 24. На валу синхронного двигателя (СД) 1 установлены датчик 6 положения ротора и тахогенератор 5,выходы к-рых подключены соответственйо к

6264

143 адресным входам постоянных запоминающих устройство (ПЗУ) 15, 16 и одному входу регулятора 7 частоты вращения.

Выход регулятора 7 через компаратор

9 соединен с входом дешифратора команд (ДК) 4,, к другому входу которого подключен выход задатчика 12 максимального тока статора через блок 8 сравнения и компаратор 10. К остальным входам ДК 4 подключены .соответственно выходы Э-триггеров 22,23 и обьединенные выход и входы датчика 6 и ПЗУ

15, 16 соответственно. Выходы ПЗУ 15, 16 соединены с входами цифро-аналоговых преобразователей 1.7, 18, вторые входы к-рых подключены к соответствующим выходам координатного преобразователя 14, а выходы - к входам блока

19 суммирования. Выход блока 19 через компаратор уровня 11 связан с информационными входами D- триггеров 22,23, счетные входы к-рых подключены к прямому и инверсному вью:одам СТ 21. Вход

СТ 21 соединен с вых< цом генератора

20 и одним входом элг.мента 24, другой вход к-рого подключе к прямому выходу СТ 21, а выход элемента 24 - к старшим разрядам ПЗУ 15. 16. Выход датчиков 2 тока соедине со входами ко ординатного преобразователя 14 и измерителя 13 модуля м:ксимального тока статора, выходом подключенного к второму входу блока 8, 1ход датчика 2 через преобразователь 3 соединен с выходом ДК 4. 1 ил. 1 табл.

2 статора, измеритель 13 модуля максимального тока статора, координатный преобразователь 14, гервое 15 и второе 16 постоянные загоминающие устройства, первый 17 и второй 18 цифроаналоговые преобразователи, блок 19 суммирования, выход которого подключен к входу третьего компаратора 11 уровня. Выход тахогекератора 5 сое динен с одним из вхогов регулятора 7 частоты вращения, др> гой вход которого образует вход электропривода, выход регулятора 7 частоты вращения через первый компарачор 9 уровня подключен к первому вхоеу дешифратора

4 команд, выходы дат ика 2 фазных токов статора подклюены к входам кое ординатного преобразс:вателя 14 и измерителя 13 модуля м:ксимального тока статора, выход Kol oporo соединен с одним из входов блсха 8 сравнения, другой вход которого подключен к задатчику 12 максималы ого тока статора, а выход блока ср::внения через второй компаратор 10 уровня подключен к третьему вхрду деппфратора 4 команд, выход датчика 6 полол. ения ротора подключен к пятому вход1 дешифратора 4 команд и к входам ад1 еса первого 15 и второго 16 постоянных запоминающих устройств, выходы да ных которых подключены соответствен :о к информационным входам первого 17 и второго 18

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемом электроцриводе на базе синхронного электродвигателя с магнитоэлектрическим возбуждением, при- 5 меняемым в промьппленных системах воспроизведения движений, где требуется высокая точность отработки заданных параметров управления, в частности в станках с числовым программным уп- 10 равлением.

Цель изобретения - упрощение электропривода переменного тока.

На чертеже представлена функциональная схема электропривода перемен- 15 ного тока.

Электропривод переменного тока содержит синхронный электродвигатель 1 с магнитоэлектрическим возбуждением, фазные обмотки которого через датчик 20 .2 фазных токов статора подключены к выходу Nocvosoro полупроводникового преобразователя 3, подключенного своим входом.к выходу дешифратора 4 команд, имеющего пять входов, а также тахоге- 25 нератор 5 и датчик б положения ротора, сочлененные механически с валом синхронного электродвигателя 1, регулятор 7 частоты вращения, блок 8 сравнения, первый 9, второй 10 и тре- 30 тий 11 компараторы уровня с нелинейными характеристиками типа "гистервзис", задатчик 12 максимального тока

5А SS Ы вЂ”,.соз у +i . з п у

14362 цифроаналоговых преобразователей, опорные входы ксторых подключены соответственно к первому и второму выходам координатного нреобразрвателя

14, а выходы цифроаналоговых преобра5 зователей 17 и 18 подключены к входам блока 19 суммирования.

В электропривод переменного тока введены генератор 2С прямоугольных импульсов, счетный триггер 21, первый 22 и второй 23 В-триггеры, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24, при этом выход третьего компаратора 11 уровня подключен к информационным входам первого 22 и второго 23 Р-триггеров, инверсный выход первого D-триггера

22 подключен к второму входу дешифратора 4 команд, неинверсный выход второго D-триггера 23 подключен к четвертому входу дешифратора 4 команд, вход синхронизации второго D-триггера 23 подключен к неинверсному выходу счетного триггера 21, к которому также подключен один из входов элемента 25

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24, другой вход которого соединен с входом счетного триггера 21 и с выходом генератора 20 прямоугольных импульсов. Вход синхронизации первого D-триггера 22 подклю- ЗО чен к инверсному выходу счетного триггера 21. Старший разряд адреса первого постоянного запоминающего устройства 15 соединен со старшим разрядом адреса второго постоянного запоминающего устройства 16 с выходом элемента ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24.

Дешифратор 4 команд может быть выполнен на базе серийно выпускаемого постоянного запоминающего устройства, при этом входами дешифратора являются входы адреса этого устройства, а выходом — выход данных этого устройства.

Регулятор 7 частоты вращения выполнен по схеме ПД-регулятора. В ка45 честве задатчика 12 максимального тока статора может быть использован любой регулируемый источник напряжения, в простейшем случае это .потенциометр, подключенный с шинами питания системы управления электроприводом.

В качестве измерителя 13 модуля тока можно использовать трехфазный полупроводниковый выпрямитель.

Координатный преобразовать 14 реализует выражение

64

4 и может быть выполнен на операционном "ñèëèòåëå (i,s, xs,, isg — фазные токи статора, 1, а — составляющие тока статора в ортогональных осях с, /3 ) °

Злектропривод работает следующим образом, На входы регулятора 7 частоты вращения поступает сигнал задания скорости и и сигнал отрицательной обратной связи и, поступающий с выхода тахогенератора 5. На вь".. оде регулятора 7 формируется сигнал Ь, характеризующий отклонение момента от заданного значения

Й

S1 = C(nz-n) + (n -n) где С вЂ” некоторая положительная величина.

Обмотки статора синхронного двигателя 1 соединены в звезду и подключены к выходу преобразователя 3, при15 в зв в зс датчика 2 фазных токов образуют трехфазную группу, т.е.

Сигнал об угловом положении ротора двигателя +в цифровой форме поступает с выхода датчика 6 положения на входы адреса первого 15 и второго 16 постоянных запоминающих устройств. Выделение тригонометрических составляющих углов положения ) " осуществляется с помощью таблиц, помещенных в эти устройства, при этом выбор необходимьгх таблиц осуществляется по сигналам логического уровня с выхода элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24. Операцию перемножения аналоговых сигналов на соответствующие тригонометрическуе составляющие углового положения осуществляют с помощью цифроаналоговых преобразователей 17 и 18. На выходе блока 19 суммирования формируются

)сигналы при низком логическом уровне на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 24, (- s in 2) + i co s у+—

SQ ь 5$ при высоком логическом уровне на выходе элемента ИСКЛЮЧАК61ЕЕ ИЛИ 24. С

5 14362 выхода блока 19 суммирования сигналы о компонентах тока статора i g, зъ во вращающейся системе координат по- ступают на третий компаратор 11 уровня, при этом на его выходе формиру5 ется сигнал L2 при низком логическом уровне на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 24 и сигнал L4 при высоком логическом уровне на выходе элемента ИС-, 10

КЛЮЧМЗ1ЩЕЕ ИЛИ 24, т.е.

Ь2 О, если i d -4 0, Х,2 1, если i: ) О, 6cf

f5

Ь4 О, если ið ЭСО, L41, если 1 0.

Задатчик 12 максимального тока 20 статора формирует сигнал задания макФ снмального тока статора 1„„„,, который в блоке 8 сравнения сравнивается со значением модуля максимального тОка макс () 1зд э (1зв!ю I 15 ) э

25 формируемым s измерителе 13 модуля по сигналам 154 358е 16с с выходОВ датчика 2. На выходе блока 8 сравнения формируется сигнал SÇ: 30

S3=1, „,„„,, -макс ffi,д (, >i, 1, I 1з,!), который подается на вход компаратора, на выходе которого формируется сиг-, нал LÇ:

L3=0 если SÇ О, 1.3=1, если SÇ >О.

С выхода регулятора 7 сигнал S1 подается на вход компаратора 9, при этом на его выходе формируется сигнал Ь1:

L1=0, если 81 <О, L1 0 если $1 ) О °!

А ЬВ LС

0 c. " <60

60 i у (120 (2 L1 L2

, 1 Т, 2

,2 L2

;,2 1.1 .,1 L2

:.2 L2

120 < „ с180

L1+

180 < у+(240

240 < у (300

1,2

300 < у+с360 — +

Ь1

П р и м е ч а н и е. 1.1 =1.11.3+1.31.4.

Логические cHI HBJII) ЬА,1В,1.С вызывают формирование на выходе преобразователя 3 напряжены 11зд, U, Узс путем следующих прео разований:

64 6

D-триггере 22, до прихода следующего синхронмпульса с инверсного выхода счетного триггера 2 . Наличие высокого логического уровня на выходе эле.мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ KtH 24 вызывает формирование на выходе третьего компаратора 11 сигнала L4, при этом с приходом положительного фронта синхроимпульса на вход синхронизации второго D-триггера,3 на его неинверсном выходе формиру .тся сигнал L4, который эапоминаетсг во втором D-триггере 23 до прихода следующего синхроимпульса с неинверс):ого выхода счетного триггера 2 1. Ч:.стота синхронизации f < определяется тактовой чаСтотой

f генератора 20 импульсов. Логические L 1, 1.2, LÇ L4 г сигнал у», поступающий в цифрово форме с выхода датчика 6, подаются .на соответствующие входы дешифратора 4 команд, при этом на его выходе 4ормируются логические сигналы LA, В, LC, которые управляют работой преобразователя 3.

Алгоритм формирования сигналов управления ключевыми элементами преобразователя 3 задается следующей таблицей.

Наличие низкого логического уровня

50 на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

24 вызывает формирование на выходе третьего компаратора 11 сигнала L2, при этом с приходом положительного фронта синхроимпульса на вход синхро-55 ниэации первого D-триггера 22, на его инверсном выходе формируется сигнал

I.2, который запоминается и первом

U = — U (2? А-1.В-1,С), 1

11зь 3 По 12ЬВ-LA 1,С ;

U = - U (2LC-I.À-LBj

3

t где U© - напряжение гнтания.

1436264

Подписное раж 584

Ти

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Определенный алгоритм формирова1 ния компонентов напряжения статора двигателя U$, U>>, Пзс обеспечива.ет функционирование электропривода в скользящем режиме. Этим достигается стабилизация частоты вращения двигателя 1, ограничение токов статора

1$дв хз 1$с на заданном уровне и обеспечивается равенство нулю про- 10 дольной составляющей тока статора что определяет наибольший электромагнитный момент двигателя при заданном значении модуля тока статора. 15

Таким образом, введение в состав

I электропривода переменного тока с разрывным управлением генератора прямоугольных импульсов, счетного триггера, первого и второго D-триггеров,. 2О элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ позволяет формировать логические сигналы L2 и

L4 на соответствующих входах дешифратора команд без использования сложных координатных преобразователей, требующих наличия четырех цифроаналоговых преобразователей, двух устройств сравнения и четырех компараторов уровня, а следовательно, позволяет конструктивно упростить электропривод.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий синхронный электродвигатель с магнитоэлектрическим возбуж- 35 дением, фазные обмотки которого через датчик фазных токов статора подключены к выходу мостового полупроводникового преобразователя, подключенного своим входом к выходу дешиф 4О ратора.команд, выполненного с пятью входами, тахогенератор и датчик положения ротора, механически сочлененные с валом указанного синхронного электродвигателя, регулятор частоты 45 вращения, блок сравнения, первый, второй и третий компараторы уровня с нелинейными характеристиками типа гистерезис, задатчик максимального тока статора, измеритель модуля мак- 59 симального тока статора, координатный преобразователь, первый и второй постоянные запоминающие устройства, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, блок суммирования, вы- 55 ход которого подключен к входу тоеЗаказ 5658/55 тьего компаратора уровня, выход тахогенератора соединен с одним из входов регулятора частоты вращения другой вход которого образует вход электропривода, выход регулятора частоты вращения через первый коммутатор уровня подключен к первому входу дешифратора команд, выходы датчика фазных токов статора подключенык вхо дам координатного преобразователя и измерителя модуля максимального тока статора, выход которого соединен с с одним из входов блока сравнения, другой вход которого подключен к задатчику максимального тока статора, а выход блока сравнения ".ерез второй компаратор уровня подключен к третьему входу дешифратора команд, выход датчика положения ротора подключен к пятому входу дешифратора команд и к входам адреса первого и второго по4 стоянных запоминающих,. устройств, выходы которых подключены соответствен. но к информационным входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей, опорные входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам координатного преобразователя, а выходы цифроаналоговых преобразователей подключены к входам блока суммирования, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения, введены генератор прямоугольных импульсов, счетный триггер, первый и второй D-триггеры и элемент ИСКЛЮ-, ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом выход третьего компаратора уровня подключен к информационным входам первого и второго

D-триггеров, инверсный выход первого

D-триггера подключен к второму входу дешифратора команд, прямой выход второго D-триггера подключен к четвертому входу дешифратора команд, вход е синхронизации второго D-триггера подключен к прямому выходу счетного триггера, к которому подключен один из входов элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которого соединен с входом счетного триггера и с выходом генератора прямоугольных импульсов, вход синхронизации первого D-триггера под" ключен к инверсному выходу счетного триггера, старшие разряды адреса запоминающих устройств объединены и подключены к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ.