Устройство для управления электродвигателем с переменной реактивностью

 

Использование: в приводах общепромышленных механизмов и станков. Сущность: сигнал датчика 1 скорости преобразуется в код скорости преобразователем частота-код и поступает на контроллер 6, который вычисляет величины углов задержки и включения и заносит их в регистры задержки 7 и включения 8. Из сигналов датчика 4 положения ротора формирователь импульсов сброса вырабатывает сигналы сброса для счетчика 3 угла, который формирует код углового положения ротора. Этот .код сравнивается в схемах задержки 9 и включения 10, которые вырабатывают сигналы задержки и включения для схем 11...13, состоящих из элементов И 14, 15 и ИЛИ 16. Так обеспечивается поддержание соответствующего соотношения между частотой вращения и значениями углов задержки и включения, что позволяет получить высокие энергетические характеристики привода с электродвигателем с переменной реактивностью. 3 ил. И

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 H 02 К 29/14 госудАРственный КоММТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 4 (с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846550/07 (22) 02 .07,90 (46) 07.07.92. Бюл. РЬ 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электромашиностроения (72) Д. Н, Суслов, В.А. Шабаев и Я.Б. Тубис (53) 62-83.621,313.39(088.8) (56) Bose В. К., Miller Т.J.Å., Szczesny P.M., Bltknell W.Н. Microcomputer Control of

swlthed Reluctance Motor lEEE Transactions

on Industry Applications, voI. lA — 22. М 4, 3@у/August 1986.

Патент Великобритании М 1597790, кл.

Н 02 P 6/02, 1978, . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ

P ЕАКТИВ НОСТЬ Ю (57) Использование: в приводах общепромышленных механизмов и станков, Сущ„„, Ж „„1746483 Al ность: сигнал датчика 1 скорости преобразуется в код скорости преобразователем частота-код и поступает на контроллер 6. который вычисляет величины углов задержки и включения и заносит их в регистры задержки 7 и включения 8, Из сигналов датчика 4 положения ротора формирователь импульсов сброса вырабатывает сигналы сброса для счетчика 3 угла, который формирует код углового положения ротора. Этот код сравнивается в схемах задержки 9 и включения 10, которые вырабатывают сигналы эадержки и включения для схем

11...13, состоящих из элементов И 14. 15 и

ИЛИ 16, Так обеспечивается поддержание соответствующего соотношения между частотой вращения и значениями углов задержки и включения, что позволяет получить высокие энергетические характеристики привода с электродвигателем с переменной реактивностью. 3 ил, 174б483

Изобретение относится к электротехни- рому выходу — вход регистра включения, ке и может найти применение в приводах датчик положения ротора электродвигатеобщепромышленных механизмов и приво- ля, каждый выход которого соединен с пердах станков. вым входом схемы управления

Известны устройства управления элек- 5. одноименной фазы двигателя, схемы сравтродвигателем с переменной реактивно- . нения углов задержки и включения, в него стью, содержащие цифровой регулятор введеныимпульсныйдатчикчастотывращеуглов, в котором используется датчик поло- ния ротора электродвигателя, преобразоважения ротора и устройство умножения час- тель частота — код, вход которого соединен тоты. 10 с выходом импульсного датчика частоты

Недостатком известных устройств явля- вращения, а выход — с входом контроллера; . ется сложность реализации умножителя ча- двоичный счетчик угла. первый вход которостоты и низкая динамическая точность.. го соединен с выходом импульсногодатчика

Наиболее близким по,технической сущ- частоты вращения, формирователь импульности к изобретению является устройство 15 сов сброса, который своими входами подуправления электродвигателем с перемен- ключен к выходам датчика положения ной активностью, содержащее контроллер, ротора, а выходом — к второму входу двоичк первому выходу которого присоединен ре- ного счетчика угла, первые входы схем сравгистрзадержки,аквторому — регистрвклю- нения углов задержки и включения чения, датчик положения ротора. каждый 20 соединены с выходом двоичного счетчика выход которого соединен с первым входом угла, а их вторые входы — с выходами регисхемы управления соответствующей фазой стров задержки и включения соответствендвигателя. но, выходы схем сравнения углов включения

Устройство управления электродвига- и задержки подключены к второму и третьтелем с переменной реактивностью выраба- 25 ему входам схем управления фазами двигатывает сигналы управления силовыми теля, а к четвертым входам каждой схемы ключами преобразователя, питающего об- управления фазами подключен выходдатчимотки электродвигателя, в соответствии с ка положения ротора,.сигнал которого от. угловым положением ротора. стает от сигнала выхода датчика положения

Значения угловых положений включе- 30 ротора. подключенного к первому входу ния-выключения каждой фазы электродви- этой же схемы управления фазами, на фазогателя изменяется в соответствии с вый угол Q, равный отношению числа 2л к частотой вращения ротора с целью оптими- произведению числа пар полюсов ротора р зации энергетических характеристик и в ча- и числа фаэ статора m. стности КПД, 35 Введение импульсного датчика скороНедостатком устройства является то, сти позволяет увеличить точность измеречто вычисление частоты вращения иуглово- ния частоты вращения и углового го положения ротора выполняется с ис- . положения ротора, а также использовать пользованием сигналов датчика положения сигналы с выхода импульсного датчика скоротора, на каждом из выходов которого фор- 40 рости для непосредственного определения мируется 2р импульсов на один оборот (р — углового положения ротора, что позволяет число пар полюсов ротора, для трехфазного повысить энергетические характеристики двигателя р = 2, для четырехфазного р = 3). устройства.

Низкая разрешающая способность дат- На фиг. 1 представлена блок-схема устчика положения ограничивает диапазон и 45 ройства управления электродвигателем с точность измерения частоты вращения и уг- переменной реактивностью; на фиг. 2 — дилового положения ротора, что ухудшает аграммы изменения индуктивности в фазах энергетические и динамические характери- трехфазного электродвигателя, диаграммы ,стики привода, Для повышения разрешаю- сигналов на выходах датчика положения ро щей способности приопределенииуглового 50 тора и.сигналы на выходах управления фаположения ротора используется весьма зами двигателя; на фиг. 3 — упрощенный сложно реализуемая схема умножителя ча- вариант конструкции трехфазного электростоты. двигателя с переменной реактивностью; на

Целью изобретения является улучше- фиг. 4 — диаграммы тока и момента для рениеэнергетическиххарактеристикпривода. 55 жимов работы беэ регулирования углов

Указанная цель достигается тем, что в включения-выключения (а) и с регулироваустройство для управления электродвигате- кием (б). лем с переменной реактивностью, содержа- Устройство состоит из импульсного датщее контроллер, к первому выходу которого чика 1 скорости, преобразователя 2 частота подключен вход регистра задержки, а к вто- — код, двоичного счетчика 3 угла, датчика 4

1746483 положения ротора, формирователя 5 импульсов сброса, контроллера 6, регистра 7 задержки, регистра 8 включения, схем сравнения углов задержки 9, включения 10, схем управления фазами 11...13, состоящих из 5 элементов И 14, 15 и ИЛИ 16.

Устройство работает следующим образом, Датчик 4 положения ротора формирует сигналы DA, DB, DC в соответствии с поло- 10 жением ротора элекродвигателя, диаграммы следования импульсов на выходах датчика 4 положения и изменения индуктивности в фазах показаны на фиг. 2.

Ширина импульсов DA, DB, DC для 15 трехфазного двигателя равна 30 .

По переднему фронту сигналов DA. DB, DC формирователем 5 вырабатываются импульсы сброса, поступающие на вход сброса двоичного счетчика 3 угла, Двоичный 20 счетчик 3 угла формирует код углового положения, ротора из сигналов от импульсного датчика 1 скорости.

Преобразователь 2 частота — код определяет величину кода скорости поступаю- 25 щего на контроллер 6. Контроллер 6 в соответствии с кодом значения скорости вычисляет величины углов задержки и включения и заносит их в регистры задержки 7 и включения 8 соответственно. В результате 30 сравнения значений кодов в двоичном счетчике угла и в регистрах задержки 7 и включения 8, схемы сравнения углов задержки 9 и включения 10.вырабатывают. сигналы задержки рз и включения р «, поступающие 35 на второй и третий. входы схем управления фазами электродвигателя.

Каждая из схем управления фазами дви- . . гателя вырабатывает из сигналов положения ротора, углов задержки и включения 40 сигнала разрешения включения одной из фаз двигателя А, В, С.

° Алгоритм работы, определяемый контролером 6, состоит в том, что при низких скоростях работы через фазу двигателя про- 45 текает постоянный ток только на участках нарастания индуктивности в фазе, При этом образуется двигательный момент, вычисляемый по формуле

М= — С I

2 где I — ток в фазе двигателя;

С = — — коэффициент пропорциональб1 55 б6 ности.

С увеличением числа оборотов ротора для компенсации снижения момента на участке нарастания тока в фазах.статора уменьшается значение угла задержки в регистре

7 с целью обеспечения нарастания тока в фазах до начала участка нарастания тока в фазах до начала участка нарастания индуктивности. Это обеспечивает увеличение среднего значения момента двигателя как показанс на фиг. 4, где изображены диаграммы тока и момента, образуемого фазой двигателя при постоянной скорости вращения.

Регулирование угла выключения обеспечивает снижение тормозящего момента, образующегося на участке уменьшения индуктивности, за счет конечного времени убывания тока в фазе электродвигателя.

Высокие энергетические характеристики привода с электродвигателем с переменной реактивностью обеспечиваются поддержанием соответствующего соотношения между частотой вращения и значениям углов задержки и включения. Повышение точности изменения частоты вращения и уг-. лового положения ротора, а также уменьшение периода изменения позволяет улучшить энергетические характеристики привода в динамических режимах.

Предлагаемое устройство управления электродвигателем с переменной реактивностью по сравнению с известным имеет лучшие энергетические характеристики в динамических режимах работы, Формула изобретения

Устройство для управления электродви- гателем с переменной реактивностью, содержащее контроллер, к первому выходу которого подключен вход регистра задержки, а к второму выходу — вход регистра включения, датчик положения ротора электродвигателя, каждый выход которого соединен с первым входом схемы управления одноименной фазы двигателя, схемы сравнения углов задержки и включения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, в него введены импульсный датчик частоты вращения ротора электродвигателя; преобразова- тель частота — код, вход которого соединен с выходом импульсного датчика частоты вращения, а выход — с входом контроллера, двоичный счетчик угла, первый вход которого соединен с выходом импульсного датчика частоты вращения, формирователь импульсов сброса, которыи своими входами подключен к выходам датчика положения ротора, а выходом — к второму входу двоичного счетчика угла, первые входы схем сравнения углов задержки и включения соединейы с выходом двоичного счетчика угла, а их вторые входы — с выходами реги1746483 стров задержки и включения соответственно, выходы схем сравнения углов включения и задержки подключены к второму и третьему входам схем управления фазами двигателя, а к четвертым входам каждой схемы 5 управления фазами подключен выход датчика положения ротора, сигнал которого отстает от сигнала выхода датчика положения ротора. подключенного к первому входу этой же схемы управления фазами, на фазо2л вый угол 0P N где р — число пар полюсов ротора;

rn — число фаз статора.

1746483 як

Составитель Д,Суслов

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор М.Пожо

Редактор Н,Рогулич

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

Заказ 2401 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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