Электропривод с частотно-токовым управлением
Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам на базе синхронных двигателей, и может быть использовано в промышленных системах воспроизведения движений, в которых определяющими требованиями являются бесконтактность привода, надежность и точность, например в приводах металлорежущих станков. Целью изобретения является упрощение электропривода путем сокращения числа каналов формирования гармонических сигналов.В электропривод с ч астотно-токовым управлением введены блок 13 преобразования и переключения кода, блок 14 выборки-хранения и формирователь 15 импульсов выборки. При этом напряжения задания фазных токов синхронного двигателя 1 формируются с использованием только одного одноканального формирователя 12 гармонических сигналов с одним цифроаналоговым преобразователем 11 и одним постоянным запоминающим устройством 10. Указанный формирователь подключается попеременно к усилителю 2 фазных токов и к датчику 3 положения в функции частоты генератора 4 опорной частоты. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 02 Р 7/42
ВСЕЮОВЗНАЯ
ПАТЕНТИЗ- Ш,ЧЕСКАЯ
Б БЛИОТБ А
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР. 1 (21) 4329540/24-07 (22) 30.09.87 (46) 23.07.89. Бюл. И 27 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро автоматизации тяжелого металлорежущего оборудования (72) Б.И.Боченков, И.В.Гутенберг, Л.В.Музалевский, С.В.Нечаев, Л.В.Смоляр и С.Л.Рояк (53) 621.316.718.5 (088.8) (56). Авторское свидетельство СССР
Р 1136292, кл. Н 02 P 7/42, 1985.
Авторское свидетельство СССР
Р .1367800, кл. Н 02 P 7/42, 1986. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к частотно-управляемым электроприводам на базе синхронных двигателей, и может быть ис пользовано в промьппленных системах воспроизведения движений, в кото„„Я0„„1495973 А 1
2 рых определяющими требованиями являются бесконтактность привода, надежность и точность, например в приводах металлорежущих станков. Целью изобретения является упрощение электропрнвода путем сокращения числа каналов формирования гармонических сигналов.. В электропривод с частотно-токовым управлением введены блок
13 преобразования и переключения кода, блок,14 выборки-хранения и формирователь 15 импульсов выборки. При этом напряжения задания фазных токов синхронного двигателя 1 формируются с использованием только одного одноканального формирователя 12 гармо- д нических сигналов с одним цифроаналоговым преобразователем..11 и одним постоянным запоминающим устройством
10. Укаэанный формирователь подклю- С чается попеременно к усилителю 2 фазиых токов и к датчику 3 положения 2 в функции частоты генератора 4 опорМа б ной частоты. 4 ил.
3 14959
Изобретение относится к электро. технике, а именно к частотно-управляемым электроприводам на базе синхронных двигателей, и может быть использовано в промышленных системах воспроизведения движений, в которых определяющими требованиями являются бесконтактность привода, надежность и точность, например в приводах металлорежущих станков, моделирующих
; стендов и т.д. !
Цель изобретения — упрощение электропривода путем сокращения числа каналов формирования гармонических сигналов.
На фиг.1 представлена функциональная схема электропривода с частотно-токовым управлением; на фиг.2схема блока преобразования и пере- 20
: ключения кода; на фиг.3 — схема фор. мирования импульсов выборки; на фиг.4 — эпюры сигналов в узловых точках электропривода. .Электропривод с частотно-токовым управлением содержит синхронный двигатель 1 (фиг.1), фаэнце обмотки которого подключены к выходам усилителя 2 фазных токов, датчик,3 положения, ротор которого механически сое- 30 динен с ротором синхронного двигаэе ля 1, генератор 4 опорнои частоты, к выходу которого подключен счетчик
5, задатчики 6 и 7 реактивной и ак-, тивной составляющих тока двигателя, блок 8 выделения модуля, фазосмещающий блок 9 и последовательно соединенные постоянное запоминающее устройство 10 и цифроаналоговый преобразователь 11, образующие формиро- 40 ватель 12 гармонических сигналов.
При этом первые входы блока 8 выделения модуля и фазосмещающего блока 9 подключены к выходу задатчика 7 активной составляющей тока двигателя.
Выход задатчика 6 реактивной составляющей тока двигателя подключен к второму входу блока 8 выделения модуля, соединенного выходом с опорным входом цифроаналогового преобразова50 теля 11, а второй вход фазосмещающего блока 9 подключен к выходу датчика 3 положения.
В электропривод введены блок 13 преобразования и переключения кода с информационным и управляющим входами, блок 14 выборки-хранения с информационным входом, четырьмя управляющими вхоцами и двумя парами
73 4 выходов и формирователь 15 импульсов выборки с двумя входами и четырьмя выходами, подключенными к соответствующим управляющим входам блока 14 выборки-хранения.
При этом выход счетчика. 5 подключен к информационному входу блока 13 преобразования и переключения кода, управляющий вход которого объединен с первым входом формирователя 15 импульсов выборки и подключен к выходу генератора 4 опорной частоты. Выход блока 13 преобразования и переключения кода подключен к входу постоянного запоминающего устройства 10. Второй вход формирователя 15 импульсов выборки подключен к выходу фазосмещающего блока 9. Выход цифроаналогового преобразователя 11 соединен с информационным входом блока 14 вы,.борки-хранения, первая пара выходов которого подключена к соответствующнм управляющим входам усилителя 2 фазных токов, а вторая пара выходов к соответствующим входам датчика 3 положения.
Блох 13 преобразования и переключения кода содержит два логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и 17 (фиг.2) и два элемента И-ИЕ 18 и 19.
При этом первые входы элементов
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и 17 образуют информационный вхоц указанного блока
13. Второй вход элемента 16 объединен с первым входом элемента 18 и образует управляющий вход блока 13.
Выход элемента 18 подключен к второму входу элемента 17, соединенного выходом с входом элемента 19, выход которого и объединенные между собой выход элемента 16 и второй вход элемента 18 образуют выход блока 13 греобразования и переключения кода. Формирователь 15 импульсов выборки содержит пять элементов И-НЕ 20-24 (фиг.3), Первый вход формирователя
15 образован входом указанного элемента 20, а второй вход — объединенными между собой первьжи входами элементов 21 и 23.
Второй вход элемента 21 объединен с входом элемента 20, а второй вход элемента 23 с выходом элемента 20.
Вход-,элемента 22 подключен к выходу элемента 21, а вход элемента 24 к выходу элемента 23.
Первый вход формирователя 15 и вь. ход элемента 20 образуют первую пару
Fo=12 (f t при F()=0;
U„=U, =U ь, cos (2(i f — — --) и Х я
8 4
U„=U =U cos
1 14959 управляющих выходов формирователя 15, а выходы элементов 22 и 24 — вторую пару. управляющих выходов формирователя 15.
Усилитель 2 фазных токов представ5 ляет собой многофазный усилитель напряжений, охваченный пофазно жесткой отрицательной обратной связью по выходному току и может быть выполнен, например, на базе непосредственного преобразователя частоты.
В качестве эадатчиков 6 и 7 могут быть использованы любые регулируемые источники напряжения, в .простейшем случае в виде потенциометров,подключенных к шинам питания.
Блок 8 выделения модуля реализует, например, зависимость извлечения корня квадратного из суммы квадратов 2р входных сигналов.
Фазосмещающий блок 9 может быть выполнен из последовательно соединенных суммирующего компаратора и формирователя импульсов ° 25
Блок 14 выборки-хранения может иметь четыре однотипных устройства выборки-хранения, информационные входы которых объединены, а две пары выходов предназначены соответственно для подключения к усилителю 2 фазных токов и датчику 3 положения.
На эпюрах сигналов (фиг.4) обозначены сигнал F на выходе генератора опорной частоты 4 с периодом Т, сигналы F,, F< Р на выходах соот35 ветствующих разрядов счетчика 5; сигналы Гц„, У,„на выходах блока 13; напряжение U< на выходе формирователя гармонических сигналов 12; нап- 40 ряжение U для питания одной из первичных обмоток датчика положения
3; сигнал S на выходе фаэосмещающего блока 9; сигнал S на выходе формирователя 15; напряжение U> на первом выходе блока 14 выборки-хранения.
Электропривод с частотно-токовым управлением работает следующим образом.
Обмотки синхронного двигателя 1 питается токами от усилителя 2 фаэных токов ° Датчик 3 положения, в качестве которого используется электрическая машина типа вращающего трансформатора работает в режиме фазоЭ
55 вращателя.
В блоке 13 преобразования и переключения кода выполняются одновременно функции регистра сдвига и мульти73 6 плексора. Здесь код F(t)„ а именно два его старших разряда Е, v F» преобразуются в функции F таким образом, что для цифрового N-разрядного кода F (t) выполняются условия:
F (С) = F(t) при Рр = Ор
TN
F (t) = .F(t — — — ) при
Это означает, что два старших разряда кода на выходе блока 13 изменяют свое значение один раэ в полупериод сигнала F и соответственно с частотой 2f изменяются адреса слов, записанных в постоянном sanoминающем устройстве 10 по заданной таблице переключений. В устройстве
10 записаны, например, предваритель но затабулированные значения косинуса. Аналогично смене адресов на входе устройства 10 изменяются закодированные значения косинуса на его выходе, а также на выходе цифроаналогового преобразователя 11, где код преобразуется в аналоговый сигнал.
Амплитуда сигнала на выходе преобразователя 11 определяется выражением где U@, U — напряжения задания активной и реактивной составляющих тока, поступающие с выходов задатчиков 6 и 7.
Для выходного сигнала преобразователя 11 выполняется условие
= U sin 2И„ t npu F о = 1, где f — частота импульсов старшего разряда на выходе счетчика
5.
В блоке 14 выборки-хранения происходит демультиплексирование выходного сигнала преобразователя 11. Напряжения питания для датчика 3 положения вырабатываются по сигналу Fz, поступающему на вход формирователя 15. При этом один из входов датчика 3 подключается к выходу формирователя 12
1 синусоидальных сигналов когда F =0, 1495973 а вход другого — когда Р =1. На выходе датчика 3 получают
U = К1Uщ sin. (27l f 6 — угол, равный механическому углу между осью первичной обмотки датчика 3, питающийся напряжением U =П„,.з1п 21ifzt, и осью выходной обмотки. Напряжение U поступает на первый вход фазосмещающего блока 9, в кото ром получает смещение на угол К K
1где К, К вЂ” весовые коэффициенты 20 по входам блока 9. К2 1 При выполнении условия — — = —— з угол 1 полностью определяется напря- 25 жениями задания U, U+, так как Ug . Ug y= arcsin — — = arcsin — — =--. U ю Uz) +Up 2К7) +6+ т В моменты времени t = — — — -,- 30 о 2кт+ Е+т (7к — — -----) 21(f Uü U cos = U cos (8 + +2К7 ); гкк+ а+ . (21Г f fí U =U sin = U sin (8 + +2КУ). где К = 0,1,2,3..., т.е. в моменты смены знака алгебраической суммы входных напряжений фазосмещающего блока 9 с отрицательного на положи- 35 тельный, на выходе его формируется опросный импульс S. В формирователе 15 при наличии импульса S формируются импульс управления S при Р =0 и S при F 1. Чтобы формирование импульсов управления происходило всегда, независимо от временного полоядзния переднего фронта опросного импульса по от45 ношению к фронтам сигналов Р и Р длительность опросного импульса выбирается больше периода сигнала F . На выходах блока 14 формируются следующие задания для фазных токов двухфазного двигателя 1: 50 В случае применения m-фазного двигателя 1 соответственно m-фазным выполняется усилитель 2 фазных токов, а блок 14 снабжается преобразователем числа фаз. Таким образом, введение в электропривод блока преобразования и переключения кода, блока выборки-хранения и формирователя импульсов выборки позволяет формировать напряжения задания фазных токов с использованием только одного одноканального формирователя гармонического сигнала с одним цифроаналоговым преобразователем и одним постоянным запоминающим устройством, в которое может быть записана любая синусоидальная функция, что в сравнении.. с известным решением определяет упрощение электропривода. формула изобретения Электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, фазные обмотки которого подключены к выходам усилителя фазных токов, датчик положения, ротор которого механически соединен с ротором синхронного двигателя, генератор опорной частоты, к выходу которого подключен счетчик, задатчики реактивной и активной составляющих тока двигателя, блок выделения модуля, фазосмещающий блок и последовательно соединенные постоянное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, образующие формирователь гармонических сигналов, при этом первые входы блока выделения модуля и фазосмещающего блока подключены к. выходу задатчика активной составляющей тока двигателя, выход задатчика . реактивной составляющей тока двигателя подключен к второму. входу блока выделения модуля, соединенного выхо» дом с опорным входом цифроаналогового преобразователя,. а второй вход фазосмещающего блока подключен к вы» ходу датчика положения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения, введены блок преобразования и переключения кода с информационным и управляющим входами, блок выборки-хранения с информационным входом, четырьмя управляющими входами и двумя парами выходов и формирователь импульсов выборки с двумя вхо" дами и четырьмя выходами, подключен9 3495973 ными к соответствующим управляющим входам блока выборки-хранения, при этом выход счетчика подключен к информационному входу блока преобразования и переключения кода, управляющий вход которого объединен с лервым входом формирователя импульсов выбор-, ки и подключен к выходу генератора опорной частоты, выход блока преобразования и переключения кода подключен к входу постоянного запоминающего устройствР второй вход фор мировате ч импульсов выборки вЂ,к выходу фазосмещающего блока, а выход . цифроаналогового преобразователя соединен с информационным входом блока выборки-хранения, первая пара выходов которого подключена к соответствующим управляющим входам усилителя фазных токов, а вторая пара выхо- дов — к соответствующим входам датчика положения. г 1495973 Я О С О ц) Составитель А.Жилин . Редактор N.Áëàíàð Техред М. Ходанич Корректор Н .Гунько ЗаКаз 4285/55 Тираж 550 Подписное ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 т Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 F1 0 н-1 "g Ь-1,0 н 01 t 
