Электропривод переменного тока

 

Использование: в электроприводах с двухфазными асинхронными электродвигателями . Сущность изобретения заключается в формировании ступенчатых импульсов сложной формы на выходе формирователей выходных напряжений и подаче их на обмотки электродвигателя. При изменении сдвига фаз скорость вращения двигателя изменяется с большой дискретностью, точную доводку скорости двигателя дает изменение периода квазисинусоиды питающей обмотки ДАД. Если фазовым методом обеспечивается полное регулирование, но с большей дискретностью, то частотный метод регулирует в пределах ±50% fHoM двигателя, но со значительно меньшей дискретностью . Использование двух способов регулирования убыстряет процесс установки требуемой скорости электродвигателя. Импульсы задающего генератора изменяют период следования, проходя через управляемый делитель частоты, группируются в формирователях импульсов управления и через формирователи выходных напряжений запитывают соответствующие обмотки электродвигателя, причем так же регулируется начальный сдвиг фаз на мультиплексоре . 3 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s3)s Н 02 P 7/58

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4948248/07 (22) 24.06,91 (46) 15,05.93. Бюл. N. 18 (72) В.И.Гостев и В.И.Куржос (56) Гостев В.И. Системы управления с цифровыми регуляторами, Киев: Техника, 1990, с.252.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1422356, кл. Н 02 P 7/58, 1987, (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Использование: в электроприводах с двухфазными асинхронными электродвигателями. Сущность изобретения заключается в формировании ступенчатых импульсов сложной формы на выходе формирователей выходных напряжений и подаче их на обмотки электродвигателя. При изменении сдвига фаз скорость вращения двигателя изИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для фазового управления электроприводами с асинхронными двухфазными электродвигателями.

Наиболее. близким по технической сущности к заявляемому следует считать устройство для фазового управления частотой асинхронного двухфазного электродвигателя 1, содержащее генераторы тактовых импульсов, управляемый делитель частоты, делитель частоты с постоянным коэффициентом, первый, второй, третий счетчики, первый и второй дешифраторы, первый. второй, третий, четвертый и пятый R-триггеры, первый и второй усилители мощности, коммутатор.

„„. Ж„„1815788 А1 меняется с большой дискретностью, точную доводку скорости двигателя дает изменение периода квазисинусоиды питающей обмотки ДАД. Если фазовым методом обеспечивается полное регулирование, но с большей дискретностью, то частотный метод регулирует в пределах +-50ф 1номдвигателя, но со значительно меньшей дискретностью. Использование двух способов регулирования убыстряет процесс установки требуемой скорости электродвигателя. Импульсы задающего генератора изменяют период следования, проходя через управляемый делитель частоты, группируются в формирователях импульсов управления и через формирователи выходных напряжений запитывают соответствующие обмотки электродвигателя, причем так же регулируется начальный сдвиг фаз на мультиплексоре. 3 ил.

° àààÚ

Целью изобретения является повыше- СО ние КПД при регулировании скорости аей вращения двухфазного асинхронного электродвигателя и уменьшение дискретности (Л регулирования, ч

Эта цель достигается тем, что e QO устройство, содержащее последовательно (ф соединенные генератор импульсов, мультиплексор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, коммутатор и электродвигатель дополнительно введены первый формирователь импульсов уп равления, первый вход которого соединен с выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления 2 фиг.1 и второй формирователь импульсов управления, пер1815788 вый вход которого соединен с делителем частоты с переменным коэффициентом 2 фиг.1, а второй вход соединен с выходом

RS-триггера 4 фиг,1, первый и второй формирователи выходных напряжений, выходы которых соединены с обмоткой возбуждения и обмоткой управления двухфазного асинхронного электродвигателя соответственно, входы первого формирователя выходного напряжения соединены с соответствующими (К) выходами первого формирователя импульсов управления непосредственно, а выходы второго формирователя выходных напряжений соединены с соответствующими основными (К) выходами второго формирователя импульсов управления через управляемый коммутатор, причем каждый формирователь импульсов управления содержит последовательно включенные счетчик, дешифратор с N выходами и распределитель импульсов, которые имеют место и в прототипе 1, но вместо триггеров прототипа в предполагаемом электроприводе — распределителе импульсов, первый вход счетчика 7 фиг.1, является первым входом формирователя импульсов управления, второй вход счетчика 7 фиг.1 соединен с N выходом дешифратора, выходы распределителей импульсов являются основными выходами формирователей импульсов управления, один из выходов дешифратора первого формирователя импульсов управления образует дополнительный выход этого формирователя для управления вторым формирователем импульсов управления.

Решение с такой совокупностью признаков, как у заявляемого устройства среди решений известных в науке и технике на данный момент не обнаружено.

Существенным отличительным признаком заявляемого устройства являются управляемый делитель частоты, первый и второй формирователи импульсов управления 5, 6 фиг.1,первый и второй формирователи выходных направлений 10,12 фиг.1, которые формируют многоуровневые, сложной формы, ступенчатые напряжения питания электродвигателя. Сами элементы электропривода для управления двухфазным асинхронным двигателем частотно-фазовым способом могут считаться известными, но такая совокупность элементов и новых связей привела к появлению новых свойств —. повышению КПД электропривода, уменьшению дискретности регулирования.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". На фиг,1 приведена функциональная схема устройства, а на

10 фиг.3 приведены временные диаграммы, поясняющие оаботу устройства, Электропривод с частотно-фазовым управлением (Д.А,Д.) фиг.1 содержит последовательно соединенные генератор импульсов

1, делитель частоты с переменным коэффициентом деления 2, мультиплексор 3, первый и второй формирователи импульсов управления 5,6,RS-триггер 4, управляемый коммутатор 11, первый и второй формирователи выходных напряжений 10,12, электродвигатель 13, счетчик 7, дешифратор 8. распределитель импульсов 9.

15 Устройство работает следующим образом: задающий генератор 1 вырабатывает импульсы прямоугольной формы, частота следования которых равна: 4.r = N fmax, где

N — коэффициент, зависящий от формы ступенчатого напряжения (при выбранном варианте сигнала N = 24), fmax — максимальная частота вращения двигателя, Эти импульсь:. поступают на вход делителя частоты с переменным коэффициентом деления 2 Кдод =

1з.г/1д.ч. = fa.г./241двиг. Коэффициент деления определяется кодом на шине адрега управляемого делителя частоты. Коэффициент может регулировать частоту в пределах (50 1ном +50 ном) с выхода делителя

30 частоты с переменным коэффициентом деления импульсы поступают на вход формирователей импульсов управления 5,6 (фиг.3,а), которые одновременно являются входными импульсами счетчика 8 формирователя импульсов управления 5, импульсы подсчитываются счетчиком и дешифрирую1ся дешифратором 8. Объем счетчика 7 и дешифратора 8 определяется количеством и дискретностью элементарных участков на40 пряжений питающих обмотки электродвигателя 13:

Импульсы с выхода дешифратора 8 разделяются распределителем импульсов 9 на

1-групп (число 1 задается выбором схемы

45 формирователей выходного напряжения 10, 12. Выходы распределителя импульсов 9 являются выходами формирователей импульсов 5,6. Каждая i-я группа импульсов, образованная формирователями импульсов

50 управления 5,6,управляет соответствующими транзисторными ключами, входящими в состав формирователя выходного напряжения 11 непосредственно, а формирователя выходного напряжения 12 через управляемый коммутатор. Формирователи выходных напряжений 10,12, в соответствии с заданным алгоритмом работы формируют ступенчатые выходные напряжения (фиг.3д, е) аппроксимирующие синусоиду. С выхода дешифратора 8, соответствующего "послед1815788 ней зоне" импульс логического "О" (фиг,З.в) поступает на вход счетчика 7 и обнуляет его с приходом следующего импульса с делителя частоты (2 фиг.1) счетчик 7 начинает считать новый период управляющих импульсов. Первые 5 выходов 5 дешифратора 8 соединены с входами мультиплексора 3 фиг.1.на адресные входы которого подается код управления, в соответствии с которым на выход мультиплексора коммутируются импульсы с 1 по 5 выходов дешифратора 8. которые смещены по времени на

zt/2, с выхода мультиплексора импульсы запускают RS-триггер 4, прямой выход которого соединен со счетчиком 7 формирователя импульсов управления 6, счетчик начинает подсчитывать импульсы, поступающие с делителя частоты 2, импульсы дешифрируются, подаются на распределитель импульсов и через управляемый коммутатор 11 поступают на формирователь выходного напряжения, выходы которого соединены с обмоткой управления ДАД, с

I-го выхода дешифратора 8 формирователя импульсов управления 6 импульс, соответствующий концу периода поступает на вход

RS-триггера 4 и обнуляет выходы счетчика (фиг.З,ж) до прихода следующего импульса на RS-триггер 4, который опять разрешит подсчет импульсов счетчика. Изменение сдвига фаз в обмотке управления ДАД будет зависеть от кода управления на мультиплексоре, т.к. от того, какой иэ 5-ти последовательных импульсов, сдвинутых по времени и образующих сдвиг л/2, будет подан на триггер 4,будет зависеть начало формирования положительного полупериода напряжения питания обмотки управления ДАД. При сдвиге фаэ л/2 двигатель будет иметь максимальное количество оборотов. при уменьшении сдвига фаз обороты двигателя уменьшаются и будут стремиться к нулю.

Состав и работа дешифраторов 8, распределителей импульсов 9, управляемого коммутатора 11, зависит от класса используемых формирователей выходных напряжений 10.

Для примера на фиг.2 представлена функциональная схема формирователей выходных напряжений 10,12 с переключением секций первичной обмотки выходного трансформатора 16 в процессе работы устройства на выходах дешифратора 8 последовательно поступают сигналы логического

"0", которые поступают на входы схемы

"ИЛИ" 14 распределителей импульсов 9.

Схемы "ИЛИ" 14 каждого распределителя импульсов 9 разделяют импульсы соответственно íà N групп (N=6). В первом формирователе импульсов управления 5 (фиг.2) и,5

55 во втором формирователе импульсов управления 6 (фиг,2). Каждая группа импульсов управляет своим транзисторным ключом 15 формирователей выходного напряжения

10,12 (фиг.2). При действии сигналов логической "1" транзисторные ключи 15 открываются и на выходе трансформаторов 16 формирователей выходных напряжений

10,12 формируются ступенчатые напряжения (фиг.З,r,å), Управляемый коммутатор 11 по сигналу реверс производит перекрестное переключение выходов второго формирователя импульсов управления 6 ко входам формирователя выходного напряжения 12 и тем самым обеспечивает реверс ДАД 13.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить заданную точность управления путем изменения количества разрядов кода управления, простоту осуществления реверса, высокую надежность за счет применения цифровых элементов, а также высокий КПД электропривода за счет выбора формы питающих электродвигатель напряжений. Кроме того возможно прямое управление с помощью ЭВМ количеством . оборотов ДАД, а исполнение устройства может быть в виде одной БИС.

Формула изобретения

Электропривод переменного тока, содержащий двухфазный асинхронный двигатель, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, RS-триггер, мультиплексор, управляемый коммутатор, два счетчика, о т л и ч а ю-. шийся тем, что, с целью повышения КПД, в него введены два дешифратора, два распределителя импульсов, двенадцать управляемых ключевых элементов, два многозонных трансформаторов с шестью первичными и одной вторичной обмотками, а делитель частоты выполнен управляемым, выход мультиплексора подключен к одному входу RS-триггера, выход которого подключен к входу сброса первого счетчика, выход которого подключен к входу первого дешифратора, выход которого подключен к второму входу RS-триггера и к входу первого распределителя импульсов. выход которого через управляемый коммутатор соединен с входами первых шести управляемых ключевых элементов, выходные выводы которых подключены к соответствующим шести первичным обмоткам первого многозонного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к обмотке управления двухфазного асинхронного двигателя, выход управляемого делителя частоты подключен к счетным входам первого и второго счетчиков, выход второго счетчика подклю1815788

03 чен к входу второго дешифратора, выход которого подключен к входам второго распределителя импульсов и мультиплексора и к входу сброса второго счетчика. выход второго распределителя импульсов соединен с входами вторых шести управляемых ключевых элементов, выходные выводы которых подключены к соответствующим шести первичным обмоткам второго многозонного трансформатора, вторичная обмотка кото5 рого подключена к обмотке возбуждения двухфазного асинхронного двигателя.

1815788

Составитель Е.Перемыслова

Техред М. Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Редактор

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

Заказ 1643 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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