Стабилизатор тока в обмотке электродвигателя переменного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к источникам вторичного электропитания. Цель - повышение качества стабилизации. Добиваются формирования токов в обмотках электродвигателя, не выходящих за пределы некоторой зоны в окрестности токов задания. Повышенная точность воспроизведения тока без увеличения частоты ключевого преобразования достигается одновременным регулированиИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах с частотно-токовым управлением . Цель изобретения - повышение качества стабилизации. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стабилизатора тока применительно к двухфазному синхронному электродвигателю с возбуждением от постоянных магнитов. ем питающего напряжения и ширины зоны в окрестности тока задания в зависимости от степени нестационарности текущей реализации тока задания. В устройстве используются формирователь 1 сигналов управления, за датчик 2 момента вращения, элементы 3.1 и 3.2 сравнения, гистерезисные релейные элементы 4.1, 4.2, ключевые преобразователи 5.1, 5.2 напряжения, источники 6.1, 6.2 напряжения постоянного тока, датчики 7.1, 7.2 тока, датчики 8 и 9 соответственно положения и скорости вращения ротора электродвигателя 10. Совокупности узловЗ. 1,4.1,5.1, 6.1, 7.1 иЗ.2.4.2. 5.2, 6.2, 7,2 представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования и вырабатывают в обмотках электродвигателя 10 пилообразные токи в окрестностях токов задания с амплитудой колебаний, пропорциональной ширине петли гистерезиса релейных элементов 4.1, 4.2, и с частотой колебаний, определяемой отношением питающего напряжения, ключевых преобразователей 5.1,5.2 напряжения и ширины петли гистерезиса релейных элементов 4.1, 4.2. 1 ил. Устройство содержит формирователь 1 сигналов управления, задатчик 2 момента вращения, элементы 3.1, 3.2 сравнения, гистерезисные релейные элементы 4.1. 4.2. ключевые преобразователи 5.1, 5.2 напряжения , источники 6.1, 6,2 напряжения постоянного тока, датчики 7.1, 7.2 тока, датчики 8 и 9 соответственно положения и скорости вращения ротора электродвигателя 10. Первый вход формирователя 1 сигналов управления соединен с выходом Ё Ох 00 О N Ю О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н) 5 G 05 F 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4745510/07 (22) 03.10.89 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (71) Научно-производственное объединение

"Ротор" (72) M.È.ßðoñëàâöåâ (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 762117, кл. Н 02 P 5/06, 1978.

Бродский В.Н. и др. Приводы с частотно-токовым управлением, М ., Энергия, 1974, с. 75-94, рис. 2-1, (54) СТАБИЛИЗАТОР ТОКА В ОБМОТКЕ

ЭЛ Е КТРОДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕМЕН НОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам вторичного электропитания. Цель — повышение качества стабилизации. Добиваются формирования токов в обмотках электродвигателя, не выходящих за пределы некоторой зоны в окрестности токов задания. Повышенная точность воспроизведения тока беэ увеличения частоты ключевого преобразования достигается одновременным регулированиИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах с частотно-токовым управлением.

Цель изобретения — повышение качества стабилизации.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого стабилизатора тока применительно к двухфазному синхронному электродвигателю.с возбуждением от постоянных магнитов.. Ж 1686420 A l ем питающего напряжения и ширины зоны в окрестности тока задания в зависимости от степени нестационарности текущей реализации тока задания. В устройстве используются формирователь 1 сигналов управления, задатчик 2 момента вращения, элементы 3.1 и 3,2 сравнения, гистерезисные релейные элементы 4.1, 4.2, ключевые преобразователи 5.1, 5.2 напряжения, источники 6.1, 6.2 напряжения постоянного тока, датчики 7.1, 7.2 тока, датчики 8 и 9 соответственно положения и скорости вращения ротора электродвигателя 10. Совокупности узлов 3.1, 4.1, 5,1, 6,1, 7.1 и 3.2. 4.2.

5.2, 6.2, 7,2 представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования и вырабатывают в обмотках электродвигателя

10 пилообразные токи в окрестностях токов задания с амплитудой колебаний, пропорциональной ширине петли гистерезиса релейных элементов 4.1, 4.2, и с частотой колебаний, определяемой отношением питающего напряжения, ключевых преобразователей 5,1, 5.2 напряжения и ширины петли гистерезиса релейных элементов 4.1, 4.2.

1 ил.

Устройство содержит формирователь 1 сигналов управления, задатчик 2 момента вращения, элементы 3,1, 3.2 сравнения, гистерезисные релейные элементы 4.1, 4.2, ключевые преобразователи 5.1, 5.2 напряжения, источники 6.1, 6,2 напряжения постоянного тока, датчики 7,1, 7.2 тока, датчики 8 и 9 соответственно положения и скорости вращения ротора электродвигателя 10. Первый вход формирователя 1 сигналов управления соединен с выходом

1686420 задатчика 2 момента вращения, второй вход с выходом датчика 8 положе:лия ротора электродвигателя, а токоэадак>щие выходы — с опорными входами элементов 3.1, 3,2 сравнения, 5

Сигнальные нход,ы гистерезисных релейных элементов 4.1,, 4.2 подключены к выходам элементов 3„1, 3,2 сраннения.

Питающие входы ключевых преобразователей 5,1, 5.2 напряжения соединены с выхо- 10 дами источников 6.1, 6.2 напряжения постоянного тока, возбуждающие входы — с выходами гистерезисных релейных элементов 4.1, 4.2, а выхсдные цепи через датчики

7.1, 7.2 тока, подключенные выходами к сиг- 15 нальным входам элементов 3.1, 3,2 сравнения — с выводами для подключения обмоток электродвигателя 10. Формирователь 1 сигналов управления снабжен третьим входом и корректирующим выходом и выполнен с 20 возможностью формирования на последнем корректирующего напряжения

dUx Uo+ I-(! + К1 !змакс Ч +25

d i

+ К2 !V!, (1) где - индуктивность обмотки электродвигателя;

l» « — амплитуда тока задания, 30

Ч вЂ” скорость вращения ротора электродвигателя;

Uo,Кл,lb — постоянные величины.

Источники 6.1., 6.2 напряжения постоянного тока и гистерезисные релейные эле- 35 менты 4.1, 4.2 снабжены управляющими входами. Выход датчика 9 скорости вращения ротора электродвигателя соединен с третьим входом формирователя 1 сигналов управления, корректирующий выход кото- 40 рого подключен к управляющим входом источников 6.1, 6.2 напряжения постоянного тока и гистерезисных релейных элементов

4.1, 4.2, При применении известных устройств в 45 случае частотно-тс кового управления электродвигателем переменного тока требуется выбор питающего напряжения U и зоны шириной Л Ь в окрестности тока задания Ь из условия воспроизведения наиболее не- 50 стационарных реализаций тока Ь с учетом динамических возможностей силовых ключей ключевых преобразователей напряжения. Точность управления электродвигателем, а также потери мощности при 55 стабилизации пилообразного тока нагрузки

I определяются амплитудой и частотой вынужденных колебаний тока в обмотках электродвигателя во всех возможных режимах, в том числе и при воспроизведении слабонестационарных реализаций тока l,.

В предлагаемом изобретении ставится задача снизить амплитуду вынужденных колебаний нагрузочного тока Ia без увеличения частоты колебаний. Задача решается путем изменения Л 1з и U в зависимости от степени нестационарности текущей реализации i3 с сохранением неизменности их отношения. В качестве количественной оценки степени нестационарности используется корректирующее воздействие 0к по выражению (1), вырабатываемое при принятии во внимание текущих значений амплитуды тока задания i»>«, ее производной о !змакс

cl t

-и скорости V вращения ротора элек1родвигателя, а также из соображений обеспечения превышения темпа изменения iH над темпом изменения i3.

В процессе работы устройства с выхода задатчика 2 момента вращения на первый вход формирователя 1 сигналов управления проходит сигнал требуемого момента вращения, а на второй и третий входы поступает информация о положении а и скорости вращения V ротора электродвигателя соответственно от датчиков 8 и 9. С учетом текущих значений входных сигналов формирователь 1 вырабатывает корректирующий сигнал 0к и токи задания для электродвигателя! зА = !закс Sl <; ЬВ = Ь акс COS Q. (2)

Сформированные преобразователем сигналы ьд, !зв подводятся к опорным входам элементов 3.1, 3.2 сравнения, а сигнал

0к — к управляющим входам источников 6,1, 6.2 напряжения постоянного тока и гистерезисных релейных элементов 4.1, 4.2. Совокупности узлов 3.1, 4.1, 5,1, 6,1, 7,1 и 3.2. 4.2, 5.2, 6,2, 7.2 представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования и вырабатывают в обмотках электродвигателя

10 пилообразные токи в окрестностях токов задания !зд, !зв с амплитудой колебаний, пропорциональной ширине петли гистерезиса релейных элементов 4,1, 4,2, и с частотой колебаний, определяемой отношением питающего напряжения U< ключевых преобразователей 5.1, 5.2 напряжения и ширины петли гистерезиса релейных элементов

4.1, 4.2, Поскольку 0л и ширина петли гистерезиса изменяются пропорционально одному и тому же корректирующему сигналу (4, амплитуда колебаний тока в обмотках электродвигателя оказ ы вается и ропорционал ьной 0к, а наибольшая частота колебаний нагрузочного тока i< остается постоянной.

1686420

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается возможность снижения ширины зоны Л4 и как следствие повышается качество стабилизации тока i без увеличения быстродействия ключевых преобразователей 5.1, 5.2 напряжения.

Составитель Л. Морозов

Редактор Е. Полионова Техред М.Моргентал Корректор M. Кучерявая

Заказ 3597 Тираж 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

Формула изобретения

Стабилизатор тока в обмотке электродвигателя переменного тока, содержащий формирователь сигналов управления, первый вход которого соединен с выходом задатчика момента вращения, второй вход — с выходом датчика положения ротора электродвигателя, а токозадающий выход — с опорным входом элемента сравнения, гистерезисный релейный элемент, сигнальный вход которого подключен к выходу элемента сравнения, ключевой преобразователь напряжения, питающий вход которого соединен с выходом источника напряжения постоянного тока, возбуждающий вход — с выходом гистерезисного релейного элемента, выходная цепь через датчик тока, подключенный выходом к сигнальному входу элемента сравнения, — с выводами для подключения обмотки электродвигателя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества стабилизации, в него введен датчик скорости вращения ротора электродвигателя, формирователь сигналов управления снабжен третьим входом и

5 корректирующим выходом и выполнен с возможностью формирования на последнем корректирующего напряжения

10 Ок 0о+1-(" (+К !!змаксЧ!+

+ e lvl где L — индуктивность обмотки электродвигателя; 3MBKc — амплитуда тока задания;

15 Ч вЂ” скорость вращения ротора электродвигателя;

Оо. К1 и К вЂ” постоянные величины, источник напряжения постоянного тока и гистерезисный релейный элемент снабже20 ны управляющими входами, причем выход датчика скорости вращения ротора электродвигателя соединен с третьим входом формирователя сигналов управления, корректирующий выход которого подключен к

25 управляющим входам источника напряжения постоянного тока и гистерезисного релейного элемента.