Формирователь многофазного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, для задания частоты скольжения в асинхронном электроприводе с частотно-токовым управлением. Целью изобретения является повышение точности путем устранения пульсирующей составляющей напряжения. С этой целью в формирователе многофазного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода выходы апериодических звеньев 5,9 подключены к вторым входам умножителей 7, 11 и 3, 12 соответственно. Входы делимого блоков 13,14 деления подключены к выходам соответствующих блоков 1,2 задания напряжений постоянного тока. Выход первого блока 13 деления подключен к объединенным между собой первым входам первого и второго умножителей 3,7, а выход второго блока 14 деления - к объединенным между собой первым входам третьего и четвертого умножителей 11, 12. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4493623/24-07 (22) 14.10.88 (46) 07.10.90. Бюл. М 37 (72) В.Н. Бродовский, Н.В. Буторин, А.С. Жилин, Е,С, Иванов и В.Н. Новиков (53) 62-83:621.373.42:621.316.719.5(088.8) (56) Тетельбаум И.M. и др. 400 схем для

АВМ, — M. Энергия, 1978, с. 96.

Авторское свидетельство СССР

М 519838, кл. Н 03 1 1/00, 1973. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ 4НОГОФАЗНОГО

СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ

ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА. (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, для задания частоты скольжения в асинхрон нам электро п ри воде с частотно-токовым

„„ЯЦ „„1598096. А1 (я)з Н 02 Р 5/34, 7/42, Н 03 1 1/00 управлением. Целью изобретения является повышение точности путем устранения пульсирующей составляющей напряжения.

С этой целью в формирователе многофаэного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода выходы апериодических звеньев 5,9 подключены к вторым входам умножителей ?, 11 и 3, 12 соответственно. Входы делимых блоков 13, 14 деления подключены к выходам соответствующих блоков 1, 2 задания напряжений постоянного тока. Выход первого блока 13 деления подключен к объединенным между собой первым входам первого и второго умножителей 3, 7, а выход второго блока 14 деления — к обьединенным между собой первым входам третьего и четвертого умножителей 11, 12. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, 1598096

10

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано, например, для задания частоты скольжения в асинхронном электроприводе с частотно-токовым управлением, Целью изобретения является увеличение точности путем устранения пульсирующей составляющей напряжения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема формирователя многофазного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода; на фиг. 2— схема блока деления.

Формирователь многофазного синусоидального напряжения для частотно управляемых электроприводов содержит два блока 1 и 2 заданий напряжений постоянного тока (фиг. 1), последовательно соединенные первый умножитель 3, первый сумматор 4, первое апериодическое звено 5 и первый инвертирующий усилитель 6, последовательно соединенные второй умножитель 7, второй сумматор 8, второе апериодическое звено 9 и второй инвертирующий усилитель 10, третий и четвертый умножители 11 и 12, подключенные выходами к вторым входам первого и второго сумматоров 4 и 8 соответственно, два блока 13 и 14 деления и блок 15 определения амплитуды, соединенный входами с выходами апериодических звеньев 5 и 9 и инвертирующих усилителей 6 и 10. При этом первые входы умножителей 3 и 7 объединены между собой, а выход блока определения амплитуды подключен к входам делителей блоков 13 и 14 деления. Выход апериодического звена

5 подключен к вторым входам умножителей

7 и 11. Выход апериодического звена 9 подключен к вторым входам умножителей 3 и

12. Выходы делимых блоков 13 и 14 деления подключены к выходам соответствующих блоков 1 и 2 задания. Выход блока 13 деления подключен к объединенным между собой первым входам умножителей 3 и 7, а выход блока 14 деления подключен к объединенным между собой первым входам умножителей 11 и 12. Выходы апериодических звеньев 5 и 9 могут быть подключены к преобразователю 16 числа фаз, осуществляющему преобразование двухфазной системы напряжений в m-фазную, Каждый из блоков 13 и 14 деления может быть выполнен в виде широтно-импульсного преобразователя с пороговым элементом 17 (фиг. 2), RC-цепью 18, диодным мостом 19 и двумя резисторами 20 и

21, первые выводы которых образуют разнополярный вход делителя блока деления.

Другие выводы резисторов 20 и 21 подключены к одной иэ диагоналей диодного

45 моста 19, другая диагональ которого подключена к входу и выходу порогового элемента 17, Общая точка элементов RC-цепи

18 подключена к входу порогового элемента

17, выход которого и другой вывод резистора RC-цепи 18 образуют соответственно выход и вход делимого блока деления.

Каждый из умножителей 3, 7, 11 и 12 может быть выполнен на основе операционного усилителя 22 и ключа 23, управляющий вход которого образует первый вход умножителя. Второй вход умножителя образован инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя 22, связанными через резисторы, Клоки заданий напряжений постоянного тока могут быть выполнены в виде потенциометров, выводами подключенных к шинам питающего напряжения. Сумматоры

4 и 8, апериодические звенья 5 и 9, инвертирующие усилители 6 и 10 выполняются на основе операционных усилителей.

Формирователь двухфазного синусоидального напряжения функционирует следующим образом.

Апериодические звенья 5 и 9 вклю-, чены в последовательный замкнутый контур, аналогичный контуру так называемого

"электрического маятника". Каждое из указанных звеньев 5 и 9 охвачено, кроме того, цепью положительной обратной связи через умножители 11 и 12 соответственно, обеспечивающей компенсацию активной составляющей выходного тока. При этом апериодические звенья в контуре колеба-. ний имеют по существу роль интеграторов, Для упрощения аналитического анализа процессов в формирователе полагаем, что коэффициенты передачи блоков 13 и 14 деления и определителя амплитуды равны единице, коэффициенты передачи. других однотипных элементов равны между собой, Для напряжений 0, 0Д на выходах апериодических звеньев 5 и 9 в установившемся режиме работы имеем (в операторной форме):

0 (р) К1 К2 0 1+ Т 0 (р)

1+рТ

L4 Кз

-01+рт 09(р): (1) (р) К I(2 0 1+рТ 0ц(Р)+

Ug Кз

L4 Кз

01+ Т где К1, Кг, Кз — коэффициенты статической передачи сумматоров, умножителей и апериодических звеньев соответственно;

1598096

L4 1

UD Т (6) (7) или

U0, p = arctg

UD (8) 0-= -К1 Кг

Т вЂ” постоянная времени апериодических звеньев;

Ua, UD — напряжения задания постоянного тока, U — напряжение на выходе блока 15, определяемое по выражению:

U = 0 +Ug . (2) Решение системы уравнений (1) с учетом (2) относительно 0, Ug приводит к дифференциальным уравнениям 2-го порядка вида р х+а рх+а х=О, (3) где х — переменное напряжение в контуре генерирования колебаний (U< или 0д), а1. аг — коэффициенты, зависящие от напряжений задания Ua, UD, амплитуды U, коэффициентов K> — Кз и постоянной времени Т.

Уравнение (3) описывает систему с незатухающими колебаниями при выполнении условия а =О или

К< Кг Кз=

0 (4)

UD

С учетом (4) уравнение (3) преобразуется к виду р х+ аРх- О, . (5) где и — частота колебаний напряжений

Решая (5), получают

0г= К Кг (Uocos а t-Uasin ил);

Ug= Kt K2 (0ояп см+0асоза t) U< =U cos(et+@);

0д — 0 sin (mt+@);

Полученные выражения (6)-(8) соответ- ствуют требованиям формирования управляющих воздействий в электроприводе с частотно-токовым управлением, в котором сигналы 0, Ug определяют задания на токи в cooTBGTcTBóþùèx фазах двухфазного асинхронного двигателя, а сигналы UD, Ua определяют соответственно реактивную l> и активную l> составляющие тока статора во вращающейся ортогональной системе координат, ориентированной относительно

50 опорного вектора потокосцепления и вращающийся относительно неподвижного статора с частотой скольжения (т.е. и = И ). При этом реализация (7) связана с получением нормированных с единичной амплитудой гармонических опорных функций sin et, cos ил, характеризующих текущее угловое положение опорного вектора относительно соответствующих фаэ неподвижного статора. Указанные нормированные гармонические функции можно получить, как это следует из сопоставления (1) и (7), путем деления соответствующей фазной составляющей Uf, Ug выходного напряжения на его модуль U.

Поскольку каждый из блоков деления имеет соответственную погрешность (достигающую 3-5 при широтно-импульсном преобразовании сигналов), а полученные с их помощью каждая из нормированных гармонических функций определяет как реактивную, так и активную составляющие тока статора в двигателе, то суммарный вектор тока имеет дополнительную пульсирующую составляющую, соответствующую погрешностям блоков деления и изменяющуюся с частотой изменения выходных напряжений формирователя, Это в свою очередь определяет колебания момента на валу двигателя и низкую точность управления. Компенсирование указанных возмущений по токустатора в электроприводе предьявляет дополнительные требования к расширению полосы пропускания замкнутых контуров регулирования фазных токов.

При реализации (1) получают частные

Ua 0a и и с помощью блоков 13 и 14 деления, подключенных к выходам блоков 1 и 2 задания. Теперь каждое из указанных частных определяет лишь одну из составляющих тока статора, реактивную и активную соответственно, Вектор тока в статоре двигателя не имеет при этом пульсирующей составляющей, определяемой погрешностями блоков деления, благодаря чему повышается точность управления моментом в злектроприводе, Имеющаяся постоянная по величине погрешность может быть скомпенсирована в замкнутом контуре регулирования тока без дополнительных требований к полосе пропускания, В каждом из блоков 13 и 14 деления (фиг. 2) осуществляется преобразование соответствующего напряжения задания Ua, UD в напряжение пилообразной формы с помощью RC-цепи 18 и порогового элемента 17. Величина порога срабатывания опре1598096 деляется соотношением резисторов в цепи обратной связи с резистора, подключенного к неинвертирующему входу операционного усилителя, При достижении напряжения заряда на конденсаторе RC-цепи 18 уровня, 5 соответствующего порогу срабатывания элемента 17, напряжение на выходе этого элемента и ток заряда конденсатора меняют знак, Напряжение, соответствующее модулю 10

U (двухполярное), поступает на цепь, состоящую из резисторов 20 и 21 и диодного моста 19. При равенстве нулю модуля U, т.е. при U=O, напряжение на выходе порогового элемента 17 (на выходе блока деления) 15 представляет собой раэнополярное напряжение прямоугольной формы с одинаковой длительностью положительных и отрицательных импульсов (скважность равна нулю). При UA 0 обеспечивается изменение 20 порога срабатывания элемента 17 в ту или иную сторону и напряжение на его выходе имеет различные длительности положительных и отрицательных импульсов (скважность не равна нулю). Соотношение 25 длительностей указанных импульсов (скважность) определяется соотношением напряжений Ua(Uo) и U, что соответствует, операции деления.

Таким образом, введение в предлагае- 30 мый формирователь многофазного синусоидального напряжения блоков деления, подключенных входами делимых к выходам соответствующих блоков заданий напряжений, позволяет в сравнении с известным 35 получить выходные напряжения с более высокой точностью, без пульсирующей составляющей, определяемой погрешностями блоков деления, и изменяющиеся с частотой колебаний. Применение формирователя 40 в электроприводе с частотно-блоковым управлением в качестве задатчика частоты скольжения обеспечивает увеличение на 3—

5;ь точности формируемых токов статора и момента на валу двигателя. 45

Формула изобретения

1, Формирователь многофазного синусоидалы oro напряжения для частотно-уп- 50 равляемого электропривода, содержащий два блока заданий напряжений постоянного тока, последовательно соединенные первые умножитель, сумматор, апериодическое звено и инвертирующий усилитель, последовательно соединенные вторые умножитель, сумматор, апериодическое звено и инвертирующий усилитель, третий и четвертый умножители, подключенные выходами к вторым входам первого и второго сумматоров соответственно, два блока деления и блок определения амплитуды, соединенный входами с выходами апериодических звеньев и инвертирующих усилителей, при этом первые входы первого и второго умножителей объединены и первые входы третьего и четвертого умножителей объединены, а выход блока определения амплитуды подключен к входам делителей блоков деления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности путем устранения пульсирующей составляющей напряжения, выход, первого апериодического звена подключен к вторым входам второго и третьего умножителей, выход второго апериодического звена — к вторым входам первого и четвертого умножителей, входы делимого блоков деления подключены к выходам соответствующих блоков задания напряжений постоянноготока, выходы первого и второго блоков деления подключены к объединенным первым входам соответственно первого и второго, третьего и четвертого умножителей.

2. Формирователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что каждый блок деления выполнен в виде широтно-импульсного преобразователя с пороговым элементом, RCцепью, диодным мостом и двумя резисторами, первые выводы которых образуют разнополярный вход делителя блока деления, другие выводы резисторов подключены к одной иэ диагоналей диодного моста, другая диагональ которого подключена к входу и выходу порогового элемента, при этом общая точка элементов RC-цепи подключена к входу, noporoeoro элемента, выход которого и другой вывод резистора

RC-цепи образуют соответственно выход и вход делимого блока деления.

1598096

Составитель А.Головченко

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Заказ 3067 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Формирователь многофазного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода Формирователь многофазного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода Формирователь многофазного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода Формирователь многофазного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода Формирователь многофазного синусоидального напряжения для частотно-управляемого электропривода 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в радиопередающих и преобразовательных устройствах

Изобретение относится к радиотехнике и повышает точность регулировки выходного уровня сигнала

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе с машиной двойного питания, например для мельниц-вентиляторов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулируемого асинхронного электропривода текстильной промышленности и в других отраслях

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для ступенчатого регулирования угловой скорости вращения электродвигателей производственных механизмов, преимущественно с механической характеристикой вентиляторного типа

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменнго тока общепромышленных механизмов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тех отраслях промышленности, где требуется высокое качество управления моментом на нагрузке

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического управления электроприводами, построенными по системе преобразователь частоты-асинхронный двигатель

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемых электроприводах общепромышленного назначения, построенных на базе, например, асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и силового преобразователя с полностью управляемыми ключевыми элементами

Изобретение относится к автоматизации и может быть использовано для управления двухфазным двигателем с явнополюсным ротором, выполняющим позиционирование рабочих органов любой технологической установки

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в механизмах с ударно-стопорным характером нагрузки
Наверх