Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Обмотки синхронной машины 3 подключены к инвертору 2, соединенному с выпрямителем 1. Электропривод содержит также датчик 5 положения ротора, датчик 6 пути, датчик 7 частоты вращения, блок 8 датчиков тока, распределитель 9 импульсов, релейный регулятор 10 тока, регулятор 12 частоты вращения. Введение в электропривод блока 14 коррекции тока повышает плавность движения и качество регулирования частоты вращения, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБлиК (я)5 Н 02 P 6/02, Н 02 К 29/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4626461/07 (22) 26.12;88 (46) 23.03.92, Бюл, М 11 (71) Днепропетровский горный институт им, Артема

{72) С.М.Довгань, Н.Н.Казачковский и А.А.Мусиенко (53} 62-83:621,316.718.5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

f4 783917, кл. Н 02 К 29/14, 1980.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1112521, кл. Н 02 Р 7/42, 1984.

Транзисторный электропривод на базе синхронных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов для станков. — Электротехника, 1988, М 2, с. 10-,14, рис. 4.

„„5U„„1721775 А1 (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике, Обмотки синхронной машины 3 подключены к инвертору 2, соединенному с выпрямителем 1. Электропривод содержит также датчик 5 положения ротора, датчик 6 пути, датчик 7 частоты вращения, блок 8 датчиков тока, распределитель 9 импульсов, релейный регулятор 10 тока, регулятор 12 частоты вращения. Введение в электропри-. вод блока 14 коррекции тока повышает плавность движения и качество регулирования частоты вращения, 4 ил.

1721775

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу с вентильным двигателем.

Известен электропривбд с вентильным двигателем, содержащий электродвигатель, вентильный коммутатор, регуляторы скорости и тока, систему импульсно-фазового управления, блок формирования импульсов управления инвертором, т -канальный адресатор, блок контроля и задания режимов работы, датчики положения, скорости и тока, причем датчик тока измеряет ток, потребляемый вентильным коммутатором из сети переменного тока.

В данном электроприводе ток статора на межкоммутационном интервале неизме-. нен, чем обусловлен скачкообразный характер движения поля статора, вызванные этим колебания момента и невысокое качество регулирования частоты вращения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является серийно выпускаемый электропривод ЭПБ2, который содержит трехфазный электродвигатель, питаемый от трехфазного мостового транзисторного инвертора, питаемого от силового блока питания, подключенного к сети переменного тока, датчика обратной связи, состоящего из датчика скорости, датчика пути и датчика положения ротора и установленного на валу двигателя регулятора скорости, регулятора тока, двух элементов сравнения, распределителя импульсов, блока датчика тока, причем три выхода датчика положения ротора соединейы с тремя входами распределителя импульсов, шесть выходов которого соединены с шестью управляющими входами инвертора, выход датчика скорости подключен к вычитающему входу первого элемента сравнения, выход которого через регулятор скорости соединен с суммирующим входом второго элемента сравнения, вычитающий вход которого соединен с выхо-. дом блока датчика тока, а выход второго элемента сравнения через релейный регу,лятор тока подкл.ючен к четвертому входу распределителя импульсов.

Недостаток известного электропривода заключается в том, что в период между переключениями фаз инвертора угол между обобщенным вектором тока якоря и поперечной осью индуктора непостоянен и меняется от - л/6 до + л/6. Следствием этого является появление колебаний момента, приводящих к сужению диапазона регулирования скорости.

Цель изобретения — повышение качества регулирования частоты вращения путем снижения колебаний момента.

Укаэанная цель достигается тем, что в вентильный электропривод, содержащий синхронную машину, преобразователь частоты, составленный из последовательно со5 единенных между собой неуправляемого выпрямителя с входами для подключения к сети переменного тока, и инвертора, выходы которого подключены к фазным выводам якорной обмотки синхронной машины, дат10 чик обратной связи, механически связанный с валом синхронной машины и составленный из датчиков частоты вращения, положения ротора и пути, распределитель импульсов с четырьмя входами, 15 и-канальный выход которого подключен к иканальному управляющему входу инвертора, три входа — к трем выходам датчика положения ротора, регулятор частоты вращения, входом подключенный к выходу

20 первого узла сравнения, один вход которого служит для задания частоты вращения, а другой вход подключен к выходу датчика частоты вращения, первый вход второго узла сравнения соединен с выходом блока

25 датчиков тока, включенных в фазы якорной обмотки синхронной машины, а выход — с входом релейного регулятора тока, выходом подключенного к четвертому входу распределителя импульсов, введен блок

30 коррекции тока, составленный из трехвходового логического блока формирования установочных импульсов, входы которого соединены с выходами датчика положения ротора, делителя частоты, входом соединен35 ного с выходом датчика пути, последовательно соединенных между собой счетчика. постоянного запоминающего устройства с запрограммированной функцией cosec а и цифроаналогового преобразователя, уста40 новочный и вычитающий входы счетчика подключены соответственно к выходам логического блока формирования установочных импульсов и делителя частоты и блока умножения, включенного по первому входу

45 и выходу между выходом регулятора частоты вращения и вторым входом второго узла сравнения, второй вход блока умножения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, где а- угол поворота ротора

50 синхронной машины, Известен электропривод, в котором использованы формирователь импульсов, счетчик, постоянное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразова55 тель, Однако формирователь выполнен одноканальным, постоянное запоминающее устройство запрограммировано на синус, причем названные узлы включены в основ1721775

10

25

35

55 ной канал регулирования, а не формируют корректирующий сигнал, в формирователь выполнен одноканальным и не может выполнять функции, возложенные на трехвходовой логический блок предлагаемого устройства.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого электропривода; на фиг;2— и ри мер реализации трехканал ьного логического. блока формирования установочных импульсов; на фиг.3 — годографы векторов тока якоря в известном и предлагаемом электроприводах; на фиг.4 — временная ди аграмма, иллюстрирующая работу предлагаемого электропривода.

Электропривод (фиг.1) состоит из неуправляемого выпрямителя 1, инвертора 2, синхронной машины 3, датчика 4 обратной связи, составленного из датчиков положения ротора 5, пути 6 и частоты вращения 7, блока 8 датчиков тока, распределителя 9 импульсов, релейного регулятора 10 тока, узлов 11 и 13 сравнения, регулятора 12 частоты вращения, блока 14 коррекции тока,, состоящего из трехвходового логического блока 15, формирования установочных им-. пульсов делителя 16 частоты, счетчика 17, постоянного запоминающего устройства 18 с запрограммированной функцией cosec а, цифроаналогового преобразователя 19 и блока 20 умножения.

Пример выполнения трехвходового логического блока 15 приведен на фиг.2. Блок

15 состоит из трех элементов НЕ 21-23, шести формирователей 24-29 импульсов и элемента ИЛИ-НЕ 30, Входы первого 21, второго 22 и третьего 23 элементов HE являются соответственно первым, вторым и третьим входами трехвходового логического блока 15. Выход элемента ИЛИ-HE 30 является выходом блока 15.

B качестве делителя 16 частоты может быть использован любой счетчик серии

К155 (например, К155ИЕ2); счетчика 17— микросхема К155ИЕ7; постоянного запоминающего устройства 18 — К573РФ1, К573РФ2, К573РФ5, цифроаналогового преобразователя 19 — К572ПА1, элементов

Н Е вЂ” К155Л Н1; формирователей

К155АГ1, К155АГЗ, элемента ИЛИ-НЕ—

К155ЛЕ1.

Датчик положения ротора 5 представляет собой кодовый датчик с разрешающей способностью один импульс на одно полюсное деление двигателя. В известном электроприводе выходной. сигнал этого датчика используется только для переключения фаз инвертора 2. В предлагаемом электроприводе этот сигнал используется также при формировании установочных име пульсов. поступающих на установочный вход счетчика 17. В качестве датчика 5 положения ротора может быть использован датчик, входящий в состав датчика ПДФ-8 или ПДФ-9.

В качестве силового блока 1 питания, инвертора 2, блока 8 датчиков выпрямленного тока, распределителя 9 импульсов, релейного регулятора 10 тока, регулятора 12 скорости могут быть использованы соответствующие блоки серийно выпускаемого электропривода ЭПБ-2.

Электропривод работает следующим образом.

При вращении ротора на выходах датчика 5 положения ротора появляются три последовательности импульсов длительностью 180 эл. град, каждый и сдвинутых один относительно другого на 120 эл.град. (сигналы 36, 38, 39 на фиг.4). Эти импульсы поступают на входы первого 21. второго 22 и третьего 23 элементов НЕ, а также на входы второго 25, четвертого 27 и шестого 29 формирователей импульсов. При прохождении передних фронтов импульсов 37, 38 и 39 на выходах формирователей 25, 27 и 29 импульсов появляются короткие импульсы 44, 46, 48 соответственно, поступающие на входы элемента ИЛИ-HE 30.

Элементы Н Е 21-23 инвертируют поступающие на их входы импульсы датчика 5 положения ротора, и на выходах элементов НЕ формируются импульсы 40-42, поступающие на входы формирователей 24, 26 и 29 импульсов. При прохождении передних фронтов этих импульсов на выходах формирователей 24, 26 и 28 формируются короткие импульсы 43, 45, 47, которые по40 ступают нэ вход элемента ИЛИ-НЕ 30

В результате на выходе элемента ИЛИНЕ формируется последовательно импульсов 49 с периодом 60 эл.град.. причем каждый импульс появляется в момент изменения состояния какого-либо из выходов датчика 5 положения ротора, т,е, в момент переключения фаз инвертора 2.

Таким образом, в момент каждого переключения фаз инвертора 2 на установочном входе счетчика 17 появляется логический "0", устанавливающий счетчик в исходное состояние.

Одновременно с этим при вращении ротора двигателя на выходе фотоэлектрического датчика 6 пути появляется последовательность импульсов 50 (на фиг.4 период этих импульсов намеренно увеличен. в действительности же он на несколько порядков меньше периода импульсов

49). Последовательность импульсов 50 по1721775

25

35

45 ступает на вход делителя 16 частоты, служащего для согласования частоты поступления информации о пройденном пути с быстродействия канала формирования задания на ток. Импульсы с выхода делителя

16 частоты поступают на счетный вход счетчика 17, определяющего пройденный ротором путь.

В момент переключения фаэ инвертора

2 счетчик 17 устанавливается установочным импульсом 49 а. исходное состояние, соответствующее углу между обобщенным вектором тока и осью q в момент коммутации (в частности, при отсутствии опережения зажигания ключей этот угол равен -30 эл.град.).

По мере поворота ротора с выхода датчика

6 пути через делитель 16 частоты на счетнь|й вход счетчика 17 поступают счетные импульсы, что приводит к изменению адресного кода на выходе счетчика 17, соответствующего углу между вектором тока и осью 9.

В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) 18 хранится табулированная. функция cosec а, При поступлении на вход ПЗУ 18 адресного кода с выхода счетчика 17 на выходе ПЗУ 18 появляется код, соответствующий значению casse а при текущем значении угла между вектором тока и осью ц, После преобразования в аналоговую форму в цифроаналоговом преобразователе 19 корректирующий сигнал (кривая 51, фиг,4) поступает на вход блока

20 умножения, где умножается на выходной сигнал регулятора 12 скорости, При следующем изменении состояния на одном из выходов датчика 5 положения ротора производится очередное переключение фаз инвертора 2, а на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 30 формируется очередной установочный импульс, вновь устанавливающий счетчик 17 аисходное состояние,,В дальнейшем процесс формирования корректирующего сигнала повторяется.

Таким образом, задание на ток якоря по мере приближения вектора тока к оси q снижается так, чтобы конец вектора тока скользил по прямой 32, перпендикулярной оси q, а его проекция на эту ось оставалась неизменной (фиг,3), что обеспечивает неизменность момента двигателя в течение оборота, повышение плавности движения и качества регулирования скорости, Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий синхронную машину, преобразователь частоты, составленный из последовательно соединенных между собой неуправляемого выпрямителя с входами для подключения к сети переменного тока, и инвертора, выходы которого подключены к фазным выводам якорной обмотки синхронной машины, датчик обратной связи, механически связанный с валом синхронной машины и составленный из датчиков частоты вращения, положения ротора и пути, распределитель импульсов с четырьмя входами, и-канальный выход которого подключен к и-канальному управляющему входу инверторэ, три входа. — к трем выходам датчика положения ротора, регулятор частоты вращения, входом подключенный к выходу первого узла сравнения, один вход которого служит для задания частоты вращения, а другой вход подключен к выходу датчика частоты вращения, первый вход второго узла сравнения соединен с выходом блока датчиков тока, включенных в фазы якорной обмотки синхронной машины,. а выход — с входом релейного регулятора тока. выходом подключенного к четвертому входу распределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования частоты вращения путем снижения колебаний момента, введен блок коррекции тока, составленный из трехвходового логического блока формирования установочных импульсов, входы которого соединены с выходами датчика положения ротора, делителя частоты, входом соединенного с выходом датчика пути, последовательно соединенных между собой счетчика, постоянного запоминающего устройства с запрограммированной функцией cosec а и цифроаналогового преобразователя, установочный и вычитающий входы счетчика подключены соответственно к выходам логического блока формирования установочных импульсов и делителя частоты, и блока умножения, включенного по первому входу и выходу между выходом регулятора частоты вращения и вторым входом второго узла сравнения, второй вход блока умножения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, где а- угол поворота ротора синхронной машины.

1721775

Фог.2.

4з ов

9оъ.4.

Составитель H. Казачковский

Техред М,Моргентал Корректор С. Черни

Редактор Н. Яцола

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

Заказ 962 Тираж ПодпиСное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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