Электропривод с частотно-токовым управлением

 

Использование: в станкостроении, Сущность: в электропривод с частотно-токовым управлением введен второй формирователь 10 коротких импульсов, а преобразователь 8 сигналов датчика 2 положения снабжен вторым квадратурным выходом, к которому подключен входом второй формирователь 10 коротких импульсов, при этом формирователи 9, 10 коротких импульсов подключены выходами к управляющим входам блока 4 выборки-хранения. В результате при формировании задания для фазных токов электродвигателя исключается погрешность формирования импульсов выборки. 2 ил. -s Ё

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Н 02 Р 7/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4923671/07 (22) 01.04.91 (46) 15,12.92. Бюл. М 46 (71) Научно-производственное объединение

"Ротор" (72) М.И.Ярославцев (56) Бродовский В,Н. и др. Бесконтактный электропривод с частотно-токовым управлением для замкнутых систем регулирования.

"Электричество", 1967, N 10, с, 53-60. рис.

1.

Авторское свидетельство СССР

N. 864476, кл. Н 02 Р 5/36, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N. 1495973, кл. Н 02 P 7/42, 1987,,5U „, 1781810 А1

2 (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД С .ЧАСТОТНО-ТОКОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Использование: в станкостроении, Сущность: в электропривод с частотно-токовым управлением введен второй формирователь

10 коротких импульсов,.а преобразователь

8 сигналов датчика 2 положения снабжен вторым квадратурным выходом, к которому подключен входом второй формирователь

10 коротких импульсов, при этом формиро-, ватели 9, 10 коротких импульсов подключены выходами к управляющим входам блока

4 выборки-хранения. B результате при формировании задания для фазных токов электродвигателя исключается погрешность формирования импульсов выборки, 2 ил.

1781810

Изобретение относится к электротехни.ке и может быть использовано в приводах с частотно-токовым управлением. в частности в линейном электроприводе.

Известен электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, датчик положений типа сельсина, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, блок фазированных выпрямителей, подключенный информационными входами к выходным обмоткам датчика положения, опорным входом к выходу генератора синусоидального напряжения, а выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блок умножения, подключенный первым входом к выходу генератора синусоидального напряжения, вторым входом к задатчику тока, а выходом к обмотке возбуждения датчика положения.

Недостатком известного электропривода является невысокое быстродействие, обусловленное инерционностью цепи возбуждения датчика положения, Известен электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, датчик положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, а цепь возбуждения подключена к источнику синусоидального напряжения. блок выборки-хранения с опорными и управляющим входами. подключенный выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блоки умножения, подключенные первыми входами к выходам источника синусоидального напряжения, вторыми входами к задатчику тока, а выходами к опорным входам блока выборки-хранения, преобразователь сигналов датчика положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика положения, формирователь. коротких импульсов. подключенный входом к выходу преобразователя сигналов датчика положения, а выходом к управляющему входу блока выборки хранения.В известном электроприводе управление моментом вращения двигателя осуществляется путем регулирования амплитуд его фазных токов. Амплитуды фазных токов пропорциональны амплитудам синусоидальных напряжений, поступающих на опорные входы блока выборки-хранения, и регулируются с помощью блоков умножения. Поскольку для блоков умножения характерна погрешность перемножения сигналов, то при формировании фазных токов двигателя возникает неравенство их амплитуд, приводящее к пульсациям момента вращения.

55 ля, Недостатком известного электропривода является невысокая точность управления моментом вращения двигателя, обусловленная погрешностью формирования импульсов выборки, Недостатком известного электропривода является невысокая точность управления моментом вращения двигателя, обусловленная возникающим неравенством амплитуд

5 его фазных токов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электропривод, содержащий синхронный двигатель, датчик положения, ротор которо10 го механически соединен с ротором двигателя, а цепь возбуждения подключена к первому выходу источника опорных сигналов, блок выборки-хранения с опорным и управляющими входами, подключенный вы15 ходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блок умножения, подключенный первым входом к второму выходу источника опорных сигналов, вторым входом к задатчику тока, а выходом

20 к опорному входу блока выборки-хранения, преобразователь сигналов датчика положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика положения, формирователь коротких импульсов, подключенный входом

25 к выходу преобразователя сигналов датчика положения, Кроме того, электропривод содержит формйрователь импульсов выборки, подключенный входами к выходу формирователя коротких импульсов и к третьему вы30 ходу источника опорных сигналов, а выходами к управляющим входам блока выборки-хранения, В известном электроприводе на опорный вход блока выборки-хранения приходит

35 ступенчатый сигнал с регулируемой амплитудой, принимающий значения UmCos2 RfNt в моменты времени t< = 2k ht и значения

UmSin 2rCfNt В МОМЕНТЫ ВРЕМЕНИ ts =(2k+ 1)

hl, где fN, ht, — постоянные величины, k =

40 0,1,2,... На управляющие входы блока вы. борки-хранения поступают импульсы управления S и S>, вырабатываемые формирователем импульсов выборки.

В момент смены знака входного сигна45 ла формирователя коротких импульсов с отрицательного на положительный вырабатывается опросный импульс S. Импульсы управления $с и Ss формируются из опросного импульса S путем синхрониза-.

50 ции с моментами времени tc u ts соответственно. В результате на выходах блока выборки-хранения вырабатываются необходимые задания для фазных токов двигате1781810

--"Цель изобретения — повышение точности управления моментом вращения двигателя за счет повышения точности формирования заданий для фазных токов двигателя путем уменьшения погрешности формирования импульсов выборки.

Поставленная цель достигается тем, что в злектропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, датчик положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, а цепь возбуждения подключена к первому выходу источника опорных сигналов, блок выборки-хранения с опорным и управляющими входами, подключенный выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блок умножения, подключенный первым входом к второму выходу источника опорных сигналов. Вторым входом к задатчику тока, а выходом к опорному входу блока выборки-хранения, преобразователь сигналов датчика положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика положения, формирователь коротких импульсов, подключенный входом к выходу преобразователя сигналов датчика положения, в него введен второй формирователь коротких импульсов, а преобразова,-; тель сигналов датчика положения снабжен вторым квадратурньтм выходом, к f

Электропривод содержит синхронный двигатель 1, датчик 2 положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя 1, а цепь возбуждения подключена к первому выходу источника 3 опорных сигналов, блок 4 выборки-хранения, .подключенный выходами через регулируемый источник 5 тока к фазным обмоткам двигателя 1, блок 6 умножения, подключенный первым входом ко второму выходу источни- ка 3 опорных сигналов, вторым входом к задатчику 7 тока, а выходом к опорному входу блока 4 выборки-хранения, преобразователь 8 сигналов датчика 2 положения, подключенный входами к выходным обмоткам датчика 2 положения, а выходами через формирователи 9. 10 коротких импульсов к управляющим входам блока 4 выборки-хранения.

Задатчиком 7 тока может быть регулятор скорости или углового положения ротора двигателя.

Датчиком 2 положения является синусно-косинусный преобразователь.

Преобразователь 8 сигналов датчика 2 положения может быть выполнен по схеме, 5 содержащей последовательно соединенные первое фазосдвигающее звено 11, суммирующий усилитель 12 и второе фазосдвигающее звейо 13, При этом первым входом преобразователя 8 является

10 второй вход суммирующего усилителя 12, вторым входом — вход первого фазосдвигающего звена 11. Первым выходом преобразователя 8 является выход второго фазосдвигающего звена 13, вторым выхо15 дом — выход суммирующего усилителя 12, Фаэосдвигающее звено может быть выполнено на основе дифференциатора, Блок 4 выборки-хранения состоит из двух однб1 йпных yc1 poйств выборки-хране20 ния. Опорным входом блока 4 являются объединенные информационные входы устройств выборки-хранения, а управляющими входами-коммутирующие входы устройств выборки-хранения.

25 Электропривод работает следующим образом.

В качестве синхронного двигателя 1 рассматривается двухфазная машина с возбуждением от постоянных магнитов. В слу30 чае применения гп-фазного двигателя 1 регулируемый источник 5 тока снабжается преобразователем числа фаз и выполняется

m-фазным.

Задатчик 7 тока вырабатывает управля35 ющий сигнал U7 в виде напряжения постоянного тока. Этот сигнал поступает на вход блока 6 умножения, на другой вход которого подается синусоидальное напряжение. На опорном входе блока 4 выборки-хранения .

40 формируется напряжение

06 = Аь От Cos ол, где А6, а — постоянные величины.

45 Источник 3 опорных сигналов запитывает синусоидальным напряжением также цепь возбуждения датчика 2 положения. С его выходных обмоток снимаются синусоидальные значения, модулированные rio ам50 плитуде, Uz-1 = A2 Cos 0 Вп o) t, 02-2 = Аг Sin 0 Sin и) t, 55 где 0 — угол поворота ротора двигателя, Az — постоянная величина.

Эти напряжения поступают на входы блока

8. который преобразует сигналы, модулиро1781810 ванные по амплитуде, в сигналы, модулированные по фазе.

На фиг, 2 представлена схема преобразователя 8 сигналов датчика положения, выполненная на основе дифференциаторов 5

11, 13 с коэффициентом усиления k = -1/е и суммирующего усилителя 12.

На выходах преобразователя вырабатываются синусоидальные напряжения

08-1 =-А8 Cos (on — ф

UB-г = AB Я1п (on — ф

2zi + — +0

Л

2 о) tg(i) (2) tqp (i ) д„, i = 0,1,2 ..

2л +8

Поскольку на опорный вход блока 4 выборки-хранения поступает синусоидальное напряженке (1), а на его управляющие входы приходят импульсы выборки в моменты 40 времени (2), то на выходах блока 4 формируется ступенчатый сигнал, аппроксимирующий двухфазное напряжение

U4-1 = A4 От Cos О, 04-г = A4 0т Sin 0, (3) 45 где А4 — постоянная величина.

Сформированное двухфазное напряжение (3) и является заданием для фазных токов двигателя 1. 50

Определим задание для фазных токов двигателя, вырабатываемое в известном электроприводе. Воспользуемся принятыми обозначениями. 55

На опорный вход блока выборки-хранения поступает ступенчатый сигнал. принимающий значения сигнала As07 Cps u t в моменты времени t =- 2k ht и значения функции А607 Sin глс в моменты времени t> = (2К где As — постоянная величина. 15 .Эти напряжения поступают на входы фор мирователей 9, 10, которые преобразуют входные синусоидальные сигналы в две последовательности коротких импульсов, смещенных друг относительно друга по фазе на 20 угол zt/2, Короткий импульс вырабатывается в момент смены знака входного сигнала формирователя с отрицательного на положительный. Следовательно, на первый и 25 второй управляющие входы блока 4 выборки-хранения проходят импульсы выборки соответственно в моменты времени

+ 1) At, где At — некоторый интервал времени,.k = 0,1,2...

Формирователь коротких импульсов вырабатывает импульсы в моменты времени

Эти импульсы поступают на формирователь импульсов выборки, который формирует нэ первом и втором управляющих входах блока выборки-хранения импульсы выборки в моменты времени

tg(i) + ät, с1о() + дг, где ät и дг — запаздывания, являющиеся случайными величинами.

Следовательно, заданием для фазных токов двигателя, вырабатываемым в известном электроприводе, будет двухфазное напряжение

А407 Соз(О+ —, ), A407 Sin(0+ <, ), Полученный результат непосредственно подтверждает преимущество предлагаемого электропривода, поскольку вырабатываемое в нем задание для фазных токов двигателя не содержит погрешности, характерной для известного электропривода.

Таким образом, введение в известный электропривод дополнительного формирователя коротких импульсов и выполнение преобразователя сигналов датчика положения с квадратурными выходами позволяет повысить точность управления моментом вращения двигателя, путем уменьшения погрешности формирования импульсов выборки, Формула изобретения

Электропривод с частотно-токовым управлением, содержащий синхронный двигатель, датчик положения, ротор которого механически соединен с ротором двигателя, а цепь возбуждения подключена к первому выходу источника опорных сигналов, блок выборки-хранения с опорным и управляющими входами, подключенный выходами через регулируемый источник тока к фазным обмоткам двигателя, блок умножения, подключенный первым входом к второму выхо- ду источника опорных сигналов, вторым входом — к задатчику тока, а выходом-к опорному входу блока выборки-хранения, преобразователь сигналов датчика положения, подключенный входами к выходным обмот10

1781810

Составитель M.ßðoñëàâöåâ

Техред М.Моргентал Корректор O.Густи

Редактор Н.Коляда

Заказ 4281 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 кам датчика положения, формирователь коротких импульсов, подключенный входами к выходу преобразователя сигналов датчика положения, отличающийся тем, что,. с целью повышения точности управления моментом вращения двигателя за счет повышения точности формирования заданий для фазных токов двигателя, в него введен дополнительный формирователь коротких импульсов, а преобразователь сигналов датчика положения снабжен дополнительным квадратурным выходом, при этом дополнительный формирователь коротких

5 импульсов подключен входом к дополнительному квадратурному выходу преобразователя сигналов датчика положения, а выходом — к второму управляющему входу блока выборки-хранения.