Электропривод с частотно-токовым управлением

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где требуется высокое качество управления моментом на нагрузке. Целью изобретения является повышение точности управления путем компенсации пульсирующих составляющих момента. Указанная цель достигается тем, что в электропривод с частотно-токовым управлением введены блок 10 коррекции фазы, блок 11 коррекции амплитуды, формирователь 12 периодических функций и преобразователь 13 координат, а сумматоры 20-25 блока суммирования снабжены дополнительными входами, подключенными к выходам преобразователя 13 координат. При этом формируется система токов статора, компенсирующая пульсирующие составляющие моменты, определяемые дефектами конструкции механической части привода, благодаря чему повышается точность управления моментом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) rS1)S Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4452722/24-07 (22) 05.07.88 (46) 07.07.90. Бюл. Р 25 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) В.В.Жуловян-, Д.Л.Калужский, Е,И.Кутузов, А.Н.Панарин, О.H.Ðóñàêîí, 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.

Разработка и исследование. позиционного электропривода астрономического инструмента KT-50. Отчет о НИР, НЭТИ, ГРУ61421, инв. II 186746, Новосибирск, 1987. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С ЧАСТОТНО-ТОКОВЬ1М

УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где требуется высокое качество управления моментом на нагрузке. Целью изобретения является повышение точности управления путем компенсации пульсирующих составляющих момента, Указанная цель достигается ем, что в электропривод с частотно-токовым . управленИем введены блок 10 коррекции фазы, блок 11 коррекции амплиту-. ды, формирователь 12 периодических функций и преобразователь 13 координат, а сумматоры 20-25 блока сум-. мирования снабжены дополнительными входами, подключенными к выходам преобразователя 13 координат. При этом формируется система токов статора, компенсирующая пульсирующйе составляющие моменты, определяемые дефектами конструкции механической части привода, благодаря чему повышается точность управления моментом..

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1577062

Изобретение относится к электрстехнике, а именно к электроприводу, и строенному на базе синхронного д игателя с электромагнитной редукц ей частоты вращения с частотнотоковым управлением, и может быть использовано в различных областях промышленности, где требуется высокое качество управления моментом на нагрузке.

Целью изобретения является ловыuIevve точности управления путем компенсации пульсирующих составляющих

Момента.

На фиг. 1 представлена функцио !альная схема электропривода с час, тотно- токовым управлением; на фиг. 2— с!хемы выполнения формирователя пе" риодических. функций и преобразоватеЛя координат.

Электропривод с частотно-токовым управлением содержит синхронный дви1,атель 1 (фиг. I) с электромагнит.—

Ной редукцией частоты вращения, статорные обмотки которого через блок

2 датчиков токов статора подключены к соответствующим выходам усилителя

3 мощности, датчик 4 углового полоФения ротора двигателя 1, задатчик

5 начального смещения, задатчик 6 момента, преобразователь 7 координат блок 8 суммирования, выполненный с двухвходовыми сумматорами по числу статорных обмоток синхронного двигателя 1, рег:улятор 9 токов статора,,подключенный выходами к управляющим входам усилителя 3 мощности. При этом управляющий вход преобразователя 7 координат подключен к выходу задатчика 6 момента, а опорные входы — .::: выходам датчика 4 уг"".oâoãñ положения ротора двигателя 1. Первый многофазный вход блока 8 суммирования подключен к выходу преобразователя 7 координат, второй вход— к выходу задатчика 5 начального смещения, а выходы — к первому многофазному.входу регулятора 9 токов статора„ второй многофазный вход которого соединен с выходом блока 2 датчиков токов статора.

Б электропривод введены блок 10 коррекции фазы, блок 11 коррекции амплитуды, формировтель 12 периодических функций и преобразователь

13 координат. Блок 8 суммирования снабжен третьим многофазным входом, подключенным к выходу преобраэовате ля !3 координат, управляющий вход .которого подключен к выходу блока

11 коррекции амплитуды, а опорные

Ь входы — к выходам формирователя 12 периодических функций, соединенного с входом с выходом блока 10 коррекции фазы.

Блок 2 выполнен (фиг. 1) с отдельными датчиками 14-!9 токов статора, I ьлок 8 суммирования выполнен с сумматорами 20-25, первые входы которых образуют первый многофазный вход блока 8, вторые входы объединены между собой и образуют второй вход блока 8, а третьи вновь введенные входы образуют третий многофазный вход блока 8 суммирования.

Формирователь 12 периодических функций может быть выполнен с тремя постоянными запоминающими устройствами 26-28 (фиг. 2), объединенные входы которых и выходы образуют соответственно вход и выход формирователя 12.

Преобразователь 13 координат мо"

1жет быть выполнен с тремя цифроана..оговыми преобразователями 29-31 и тремя,инвертирующими усилителями

32-34 подключенными к их выходам

Объединенные между собой первые входы цифроаналоговых преобразователей

39-31 и их вторые входы образуют соответственно .управляющий и опорные входы преобразователя 13 координат, выходы которого образованы выходами укаэанных преобразователей 29-31 и инвертирующих усилителей 32-34.

Синхронный двигатель 1 с электромагнитной редукцией частоты вращения

® может быть любого конструктивного исполнения с совмещенной обмоткой ча статоре. Наибольший эффект компенсации пульсации момента достигается при использовании .однопакетной

45 конструкции с совмещенными сосредоточенными обмотками.

Усилитель 3 мощности представляет собой импульсчый преобразователь энергии, построенный на транзисторах

Я или тиристорах.

Задатчик 5 начального смещения представляет собой прецизионный источник опорного напряжения. Регулятор 9 токов и сумматоры 20-25 реализук5тся на операционных усилителях

Датчик 4 углового положения ротора

" может быть выполнен на основе сель сина, поворотного трансформатора или

5 1 ч оптического кодирующего преобразова-теля.

Блок 10 коррекции фазы выполнен ча делителе с перестраиваемым коэффициентом деления, реализованном на операционном усилителе, и аналогоцифровом преобразователе. Блок 11 коррекции амплитудь1 выполнен на деггителе с перестраиваемым коэффициентом деления, реализованном на операционном усилителе, Злектропривод с частотно-токовым управлением работает следующим обРазом.

Синхронный двигатель 1 с электромагнитной редукцией частоты вращения приводит во вращение нагрузку.

Для обеспечения требуемого закона движения нагрузки задатчик 6 момента формирует соответствующие значеЪ ния напряжения, пропорциональные требуемой величине электромагнитного момента двигателя, т.е. U - =H.

Переход от сигнала задания момента во вращающейся системе координат с осями o(и q, связанными с ротором двигателя, к системе заданных мгновенных значений токов для каждой из его обмоток в неподвижных координатных осях осуществляется в .данном случае с помощью первого преобрзователя 7 координат. Располагая в каждый данный момент времени информацией о величине сигнала задания момента с выхода задатчика 6 момента на управляющем входе и об угЛе поворота ротора с вьжода датчика 4 положения на опорном входе, на вьходе преобразователя 7 координат происходит формирование шести гармонических сигналов с амплитодой, пропорциональной напряжению U с часзм тотой и фазой, соответствующими из.менению положения ротора и числу зубцов z ротора машины, три из которьж сдвинуты по фазе друг относи2я тельно друга на угол — а другие

3 три образованы иэ первых путем сдвига по фазе на угол Г1 . Далее с помощью сумматоров 20-25 к полученным напряжениям прибавляются постоянные напряжения с выхода задатчика 5 начального смещения и постоянные, о различные по величине напряжения с выходов второго преобразователя 13 координат.

77062

В каждом из трех постоянных запоминающих устройств 26-28 (фиг. 2) формирователя 12 периодических функций предварительно произведена запись гармонических функций, сдвинутых по фазе друг относительно друга

21< на угол -- в соответствии с законом

10 преобразователя координат. Цифровая информация с выходов указанных постоянных запоминающих устройств приобретает аналоговую форму после обработки ее в перемножающих цифроаналоговых преобразователях 29-3 1 второго преобразователя 13 координат, Hd выходах которого получают шесть значений задания компенсирующих сос20 тавляющих токов, три иэ которых нимаются непосредственно с выходов перемножающих цифроаналоговых преобразователей 29-31, а три другие с выходов инвертирующих усилителей

25 32-34, аналогично основной системе задания токов статора на выходе первого преобразователя 7 координат.

Однако в отличие от последних в данном случае имеется возможность путем

3р изменений кода фазы в блоке 10 корректировки фазы и уровня напряжения в блоке 11 корректировки амплитуды подбирать практически любые комбинации сигналов на выходе второго пре35 образователя 13 координат.

Отработка сформированньгх в виде суммы отдельных составляющих значений задания токов статора обеспечи- вается сравнением заданных и действ вительных величин токов, измеряемых датчиками 14-19 токов, в регуляторе

9 токов, по выходным сигналам которого через усилитель 3 мощности осуществляется регулирование величии д токов.

Таким образом, в совмещенньж обмотках. синхронного двигателя 1 с элеткромагнитной редукцией частоты вращения будут протекать три системы токов, возбуждающие униполярное, вращающееся и неподвижное поля в воздушном зазоре машины, причем совместное действие первь;х двух приводит к образованию основного вращающего

55 момента а последнего — к компенса3 ции пульсируккгей сoc Tëíëÿþùåé момента, появляющейс я в результате наличия дефекта в конструкции механической части привода (эксцентриситета, 1577062 эллипсности статора и ротора) . Учитывая при этом, что место возникновения этих дефектов и их величина заранее не известны, пространственное расположение и максимальное значение неподвижной волны магнитной

Индукции поля в зазоре, создаваемой компенсирующими составляющими токов, определяются путем соответствующих

Подстроек в блоках. коррекции амплитуды 11 и фазы 10 до достижения максимального эффекта компенсации пульсаций момента двигателя.

С введением в элеткропривод блоКов, обеспечивающих формирование (Компенсирующей составляющей момент а, устраняются дополнительные ошибКи, возникающие при отработке двигателем заданных моментов, а значит, И повышается т очность управления по

Сравнению с известным решением.

Формула изобретения

1. Злектропривод с частотно-тоКовым управлением, содержащии синхронный двигатель с электромагнитной редукцией частоты вращения, статорые обмотки которого через блок датчиков токов статора подключены к соответствующим выходам усилителя мощности, датчик углового положения ротора указанного синхронного двигателя, задатчик начального смещения, задатчик момента, первый преобразователь координат, блок суммирования, выполненный с двухвходовыми сумматорами по числу статорных обмоток указанного синхронного двигателя, и регулятор токов статора, подключенный выходами к управляющим входам усилителя мощности, при этом управляющий вход первого преобразователя координат подключен к выходу эадат- чика момента, а опорные входы — к выходам датчика углового положения ° ротора; первый многофазный вход блока суммирования, образованный первыми входами сумматоров, подключен к выходу первого преобразователя координат, второй вход блока суммирования, обраэоВанный объединенными между собой вторыми входами сумматоров, подключен к выходу задатчика начального смещения, а выходы блока суммирования, образованные выходами сумматоров, подключены к первому многофазному входу регулятора токов

10 статора, второй многофазный вход которого соединен с выходом блока датчиков токов статора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности управления путем компенсации пульсирующих составляющих момента, введены блок коррекции фазы, блок коррекции амплитуды, формирователь периодических функций и второй преобразователь координат, 20 а сумматоры блока суммирования снабжены третьими входами, образующими многофазный третий Вход данного блока, подключенный к выходу второго преобразователя координат, управля25 ющий ВхОд KQTopol О подключен к Вы ходу блока коррекции амплитуды, а опорные входы †. к выходам формирователя периодических функций, соединенного входом с выходом блока коррек30 ции Ф

2. Электропривод по п. 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что формирователь периодических функций вы.полнен с тремя постоянными запоминающими устройствами, объединенные входы которых и выходы образуют соответственно вход и выходы указанного формирователя, второй преобразователь координат выполнен с тремя циф40 роаналоговыми преобразователями и тремя инвертирующими усилителями, подключенными соответственно к их выходам, при этом объединенные между собой первые входы цифроаналоговых

45 преобразователей и их вторые входы образуют соответственно управляющий и опорные входы второго преобразователя координат, выходы которого образованы выходами цифроаналоговых преобразователей и инвертирующих уси лителей.

1577062 фиЕ. 2

Составитель А.Жилин

Техред М.Дидык

Редактор C.Ïåêàðü

Корректор Н.Ревская

Заказ 1855 Тираж 460 Подписное

ВНИИПИ 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