Электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому синхронному электроприводу, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при решении задач регулирования частоты вращения нагрузки с высоким качеством. Целью изобретения является повышение точности и равномерности частоты вращения. В электропривод введены формирователь корректирующего напряжения 10 с сумматором 11 на выходе, другой вход которого подключен к выходу регулятора частоты вращения 9. При этом обеспечивается дополнительный быстродействующий контур регулирования момента синхронного двигателя 1, работающий в зависимости от углового положения вала, и повышается точность и равномерность частоты вращения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1495971 (51) 4 Н 02 P 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4244084/24-07 (22) 12.05.87 (46) 23 ° 07.89. Бюл. № 27 (7 1) Новосибирский электротехнический институт (72) В.В.Жуловян, Д,Л.Калужский, Т.Д.Ким, E.È.Êóòóçîâ, В.В.Новиков, М.В.Толстиков и Н.В.Федчун (53) 62-83.621.313.333 (088.8) (56) Бродовский В.Н., Иванов Е.С.

Приводы с частотно-токовым управлением. — M. Энергия, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 1112520, кл. Н 02 P 7/42, 1984. (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому синхронному электроприводу, и может быть использовано в различных отраслях промышленности при решении задач регулирования частоты вращения нагрузки с высоким качеством. Целью изобретения является повышение точности и равномерности частоты вращения. В электропривод введены формирователь корректирующего напряжения

10 с сумматором 11 на выходе, другой вход которого подключен к выходу регулятора частоты вращения 9. При этом обеспечивается дополнительный быстродействующий контур регулирования момента синхронного двигателя 1, работающий в зависимости от углового положения вала, и повышается точность и равномерность частоты вращения.

2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1495971

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управляемому синхронному электроприводу, и может быть использовано в различных отрас5 лях промышленности при решении задач регулирования частоты вращения нагрузки с высоким качеством.

Цель изобретения — повышение точ1 ности и равномерности частоты враще- 10 ния.

На фиг.1 представлена общая функциональная схема электропривода с синхронным двигателем; на фиг.2 и

3 — схемы электроприводов с различ- 15 ным выполнением формирователя корректирующего напряжения, формирователя синусоидальных функций и датчика

1 угла.

Электропривод содержит синхронный 20 двигатель 1 (фиг.t), обмотка статора которого через датчик 2 тока подключена к выходу усилителя 3 мощности, датчик 4 угла и датчик 5. частоты вращения, механически связанные с валом синхронного двигателя 1, регулятор 6 тока, выход которого подключен к управляющему входу усилителя 3 мощности, умножитель 7, формирователь

8 синусоидальных функций и регулятор 30

9 частоты вращения, один из входов которого предназначен для подключения сигнала задания, а другой соединен с выходом датчика 5 частоты вращения, при этом выход датчика 4 угла подклю-35 чен к входу формирователя синусоидальных функций 8, соединенного выходом с одним из входов умножителя

7, выход которого подключен к одному из входов регулятора 6 тока, сое- 40 диненного другим входом с выходом датчика 2 тока.

В электропривод введены формирователь 10 корректирующего напряжения и сумматор 1 1, выход которого соединен с другим входом умножителя 7.

Один из входов сумматора 11 соединен с выходом регулятора 9 частоты вращения. Другой вход сумматора 11 через формиРователь 10 корректирующего нап-. 0 ряжения подключен к выходу датчика

4 угла.

Датчик 4 угла выполнен в виде кодового датчика положения, а формирователь 10 корректирующего напряжения может быть снабжен последовательно соединенными блоком 12 корректировки фазы (фиг.2), постоянным запоминающим устройством 13, цифроаналоговыи преобразователем 14 и блокоМ

15 корректировки амплитуды, выход которого образует выход формирователя 10 корректирующего напряжения.

При этом вход блока 12 корректировки фазы образует вход названного формирователя 10.

Датчик 4 угла может быть выполнен с фазовращателем 16 (фиг.3), генератором 17 импульсов, генератором 18 опорных напряжений и формирователем

19 импульсов. При этом формирователь

P синусоидальных функций . выполнен с устройством 20 выборки-хранения и формирователем 21 опорных синусоид, . а формирователь 10 корректирующего напряжения выполнен с цифроаналоговым преобразователем 22, постоянным запоминающим устройством 23, узлом

24 подстройки фазы, формирователем

25 импульсов, счетчиком 26 импульсов и буферным регистром 27, вход которого подключен к выходу счетчика 26 импульсов, соединенного входом начальной уставки с выходом узла 24 подстройки фазы, а входом синхронизации — с выходом формирователя 25 импульсов. При этом выход буферного регистра 27 через постоянное запомийающее устройство 23 подключен к входу цифроаналогового преобразователя 22, выход которого образует, выход формирователя 10 корректирующего напряжения.

Выход генератора 17 импульсов через генератор 18 опорных напряжений подключен к входу фазовращателя 16, соединенного выходом с входом формирователя 19 импульсов. Выход последнего подключен к входам синхронизации буферного регистра 27 и устройства 20 выборки-хранения, основной вход которого соединен с выходом формирователя 21 опорных синусоид, вход последнего объединен с входом формирователя,25 импульсов и подключен к выходу генератора 18 опорных напряжений, вход которого объединен со счетным входом счетчика 26 импульсов и подключен к выходу генератора 17 импульсов.

В качестве синхронного двигателя

1 может быть использован обычный синхронный двигатель или синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения. Усилитель 3 мощности представляет собой транзисторный или тиристорный импульсный

95971

5 14 преобразователь. Датчик 4 угла может быть выполнен на основе оптического кодирующего преобразователя (фиг.2) или фазовращателя 1б (фиг.3) ° В качестве датчика 5 частоты вращения может быть использован тахогенератор постоянного тока. Регулятор 6 тока выполняется с релейными регуляторами в каждой фазе. В качестве регулятора 9 частоты вращения использован

ПИ-регулятор, реализованный на операционном усилителе.

Блок 12 корректировки фазы представляет собой цифровой сумматор, суммирующий начальный код и код с выхода датчика 4 угла. В качестве постоянных запоминающих устройств

13 (фиг.2) и 23 (фиг.3) используют- ся программируемые и репрограммируемые устройства. Блок 15 .корректировки амплитуды (фиг.2) представляет собой делитель с перестраиваемым коэффициентом деления, реализованный на операционном усилителе..Генератор

17 импульсов (фиг.3) реализован на основе кварцевого резонатора. Генератор 18 опорных напряжений выполнен на операционных усилителях, а устройство 20 выборки-хранения — на операционных усилителях, транзисторе и конденсаторе. Формирователи 19.и

25 импульсов реализованы на полупроводниковых компараторах с дифференцирующими цепями на выходах. Формирователь 21 опорных синусоид выполнен на операционных усилителях. Узел 24 подстройки фазы представляет собой панель с перемычками.

Электропривод работает следующим образом.

Синхронный двигатель 1 (фиг.1) приводит во вращение нагрузку. Для получения заданной частоты вращения в регуляторе 9 производится сравнение сигнала задания частоты вращения с выходным сигналом датчика 5. На выходе регулятора 9 образуется напряжение, пропорциональное такому значению электромагнитного момента, которое требуется для поддержания частоты вращения двигателя на заданном уровне с определенной ошибкой.

Формирование сигнала задания момента в приводе осуществляется суммированием сигнала с выхода регулятора

9 частоты вращения и сигнала с выхода формирователя 10 корректирующего напряжения.

Информация об угловом положении ьала двигателя в виде кода с датчика

4 угла (фиг.2) поступает на блок 12 корректировки фазы, где происходит подстройка фазы до требуемого начального кода, с которого необходимо начинать формирование цифрового сигнала на постоянном запоминающем устройстве 13. Требуемое значение сигнала корректировки фазы определяется из условия достижения максимального эффекта компенсации пульсаций скорости, вызванных периодическими изменениями момента нагрузки на валу двигателя 1, что равносильно устранению запаздывания на его отработку в приводе ° Постоянное запоминающее устройство 13 в данном случае используется для реализации функциональной зависимости требуемой величины сигнала корректировки но моменту от угла поворота вала двигателя и осуществляет это в виде преобразования кода угла в код задания корректирующего

t момента в соответствии с программой, записанной в нем предварительно в процессе работы привода. Цифровая информация с выхода постоянного эапо30 минающего устройства 13 приобретает аналоговую форму после обработки ее в цифроаналоговом преобразователе 14.

Полученное напряжение подается на блок 15 корректировки амплитуды, где

35 происходит подстройка уровня корректирующего сигнала. Сигнал задания момента с выхода сумматора 11 поступает на один вход умножителя 7. На второй его вход подаются сигналы

4 с выхода формирователя 8 синусоидальных функций, назначением которого является преобразование кодовой информации о положении вала, получаемой с выхода датчика 4 угла, в соот" ветствующие гармонические напряжения, сдвинутые друг относительно друга

2(( по фазе на угол — — (m — число фаз

m машины). В результате на выходе

50 умножителя 7 имеют синусоидальные напряжения задания мгновенных значений фаэных токов, амплитуды которых пропорциональны скорректированному значению момента с учетом периодических его изменений, а фазы определяют. ся условным положением ротора двигателя.

Вместо кодового датчика углового положения вала двигателя можно ис1495971 пользовать фазовращатель. Для получения информации об угловом положении вала двигателя 1 входные обмотки фазовращателя 16 (фиг.З) запитываются синусоидальными напряжениями высокой частоты, сдвинутыми друг относительно друга по фазе на угол

I с генератора 18 опорных напря; 2

Мений, на вход которого подаются импульсы с генератора 17. С выхода фазовращателя 16 синусоидальный сигнал высокой частоты, фаза которого определяется угловым положением вала двигателя, поступает на формирователь 19 импульсов, откуда в моменты перехода выходного напряжения фазовращатепя через ноль поступают

Импульсы на вход синхронизации устройства 20 выборки-хранения. Сигналы а основной вход устройства 20 выборки-хранения поступают с выхода формирователя 21 опорных синусоид в випе гармонических напряжений высокой

2t частоты сдвинутых на угол — — одно

1 ш относительно другого, которые образуются из сигналов генератора 18 опорных напряжений соответствующими, пофазными сдвигами. Устройство 20 выборки-хранения производит выделение из высокочастотных гармонических сигналов низкочастотные сигналы, соответствующие угловому положению

27(35 вала со сдвигом для каждой фазы, которая поступает на умножитель

7.

Формирователь 10 корректирующего напряжения (фиг.З) имеет на входе формирователь 25 импульсов, который вырабатывает импульсы в момент измеJ нения знака напряжения с выхода генератора 18 опорных напряжений и подает их на вход синхронизации счетчика 26 импульсов. В последнем производится счет импульсов, поступаюI щих на его счетный вход с выхода ге.нератора 17 импульсов. Установка начальной фазы в данном случае осущест50 вляется подачей соответствующих сигналов на установочные входы счетчика

26 с выхода узла 24 подстройки фазы.

С выхода счетчика 26 импульсов цифровой сигнал поступает на буферный

55 регистр 27, который осуществляет хранение предшествующей информации об угловом положении вала двигателя, а также ее обновление с каждым новым приходом импульса на его синхронизирующий вход с выхода формирователя

19 импульса. По сигналу с выхода буферного регистра 27 происходит воспроизведение функциональной зависимости сигнала корректирующего напряжения от углового положения вала в постоянном запоминающем устройстве

23, цифровой сигнал с выхода котброго преобразуется,в аналоговый с помощью цифроаналогового преобразователя 22.

Функции корректировки амплитуды могут быть выполнены с помощью сумматора

11 или цифроаналогового преобразователя 22.

Таким образом, введение в электропривод формирователя корректирующего напряжения и сумматора обеспечивает возможность организации дополнительного быстродействующего контура регулирования момента двигателя, работающего в соответствии с программой

I в зависимости от углового положения вала двигателя. При этом устраняются ошибки по частоте вращения, обусловленные инерцией контура регулирования при отработке периодических возмущений, действующих на вал двигателя, что позволяет в сравнении с известным электроприводом повысить точность и равномерность частоты вращения.

Формула из обретения

Электропривод, содержащий синхронный двигатель, обмотка статора которого через датчик тока подключена к выходу усилителя мощности-, датчик угла и датчик частоты вращения, механически связанные с валом синхронного двигателя, регулятор тока, выход которого подключен к управляющему входу усилителя мощности, умножитель, формирователь синусоидальных функций и регулятор частоты вращения с первь м входом для подключения сигнала задания и вторым входом, соединенным с выходом датчика частоты вращения, выход датчика угла подключен к входу формирователя синусоидальных функций, соединенного выходом с одним из входов умножителя, выход которого подключен к одному из входов регулятора тока, соединенного другим входом с выходом датчика тока, отличающийся тем, что, с

1495971

I0 целью повышения точности и равномерности. частоты вращения, введены формирователь корректирующего напряжения и сумматор, выход которого соединен с другим входом умножителя, один из входов сумматора соединей с выходом регулятора частоты вращения, а другой вход через формирователь корректирующего напряжения подключен к выходу датчика угла.

2. Электропривод по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что датчик угла выполнен в виде кодового датчика положения, а формирователь коррек- 15 тирующего напряжения снабжен последовательно соединенными блоком корректировки фазы, постоянным запоминающим устройством, цифроаналоговым преобразователем и блоком корректировки амплитуды, выход которого образует выход формирователя корректирующего напряжения, при этом вход блока корректировки фазы образует вход формирователя корректирующего напряжения.

3. Электропривод по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что датчик угла снабжен двумя дополнительными выходами и выполнен с фаэовращателем, З0 генератором импульсов, генератором опорных напряжений и формирователем импульсов, причем выход формирователя импульсов образует основной выход датчика угла, .а выходы генератора импульсов и генератора опорных напряжений — первый и второй дополнительные Ъыходы датчика угла, формирователь синусоидальных функций снабжен дополнителным входом и выполнен с устройством выборки-хранения и фор40 мирователем опорных синусоид, вход

1 которого образует дополнительный

t вход формирователя синусоидальных функций, основной вход и рого образованы входом синхронизации и выходом устройства выборкихранения, формирователь корректирующего напряжения снабжен двумя дополнительными входами и выполнен с формирователем импульсов, узлом подстройки фазы и последовательно соединенными счетчиком импульсов, буферным регистром, постоянным запоминающим устройством и цифроаналоговым преобразователем, выход котОрого образует выход формирователя корректирующего напряжения, основной вход и два дополнительных входа которого образованы соответственно входом синхронизации буферного регистра, счетным входом счетчика импульсов и входом формирователя импульсов, при этом вход начальной установки счетчика импульсов соединен с выходом узла подстройки фазы, а вход синхронизации счетчика импульсов — с выходом формирователя импульсов в формирователе корректирующего напряжения, выход формирователя опорных синусоид подключен к входу устройства выборки-хранения, выход генератора импульсов в датчике угла через генератор опорных. напряжений подключен к входу фазовращателя, соединенного выходом с входом формирователя импульсов, первый и второй дополнительные выходы датчика угла подключены соответственно к первому и второму дополнительным входам формирователя корректирующего напряжения, а дополнительный вход формирователя синусоидальных функций подключен к второму дополнительному выходу датчика угла.

1495971

Составитель А.Жилин

Техред М.Коданич Корректор Н Гунько

Редактор M.Áëàíàð

Заказ 4285!55 Тираж 550 Подписное

ВКИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101