Способ регулирования частоты вращения электродвигателя переменного тока и устройство для его осуществления

 

Использование: в электроприводе кухонных машин. Сущность: в способе регулирования частоты вращения электродвигателя переменного тока, при котором на одном полупериоде сетевого напряжения производят измерение фактической скорости вращения, полученное значение сравнивают с заданным, формируют и корректируют угол фазовой отсечки, сравнение фактической скорости вращения и формирование угла фазовой отсечки производят на указанном полупериоде, а корректировку этого угла обеспечивают в следующем за указанным полупериоде сетевого напряжения. В результате повышается точность и быстродействие стабилизации частоты вращения электродвигателя. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации частоты вращения управляемых по фазовой отсечке тока электродвигателей в цифровых электроприводах, в частности в электроприводе кухонной машины.

Известен способ регулирования скорости электродвигателя, при котором производят измерение фактической скорости вращения, полученное значение сравнивают с заданным, формируют и корректируют угол фазовой отсечки.

Известно устройство для регулирования скорости электродвигателя постоянного тока по а.с. СССР 983954, кл. H 02 P 5/06, содержащее датчик частоты вращения вала электродвигателя, выходом связанный с первым входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а третий вход с выходом блока задания интервала времени измерения, определяющего переход сетевого напряжения через нуль, блок сравнения, выход вычислительного блока подключен к одному входу формирователя угла фазовой отсечки, вторым входом соединенного с выходом блока задания интервала времени, выходом подключенного к управляющему входу тиристорного преобразователя.

Однако известные способ и устройство не обеспечивают требуемую точность стабилизации.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности и быстродействия стабилизации частоты вращения электродвигателя.

Для решения поставленной задачи в способе регулирования частоты вращения электродвигателя, при котором на одном полупериоде сетевого напряжения производят измерение фактической скорости вращения, полученное значение сравнивают с заданным, формируют и корректируют угол фазовой отсечки, согласно изобретения сравнение фактической скорости вращения и формирование угла фазовой отсечки производят на указанной полупериоде, а корректировку этого угла обеспечивают в следующем за указанном полупериоде сетевого напряжения. Задача решается также тем, что в устройстве регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащем датчик частоты вращения вала электродвигателя, выходом связанный с первым входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а третий вход с выходом блока задания интервала времени измерения, определяющего переход сетевого напряжения через нуль, блок сравнения, выход вычислительного блока подключен к одному входу формирователя угла фазовой отсечки, вторым входом соединенного с выходом блока задания интервала времени, выходом подключенного к управляющему входу тиристорного преобразователя, согласно изобретения вычислительный блок выполнен в виде последовательно соединенных счетчика и блока памяти, а блок сравнения включен между выходом вычислительного блока и третьим входом формирователя угла фазовой отсечки.

Реализация заявляемого способа и предлагаемое устройство обеспечивают более точную стабилизацию частоты вращения электродвигателя, т.к. определение фактической частоты вращения производят в каждом полупериоде сетевого, а напряжения и корректировку угла фазовой отсечки тока в каждом последующем полупериоде сетевого напряжения.

на фиг.1 показана структурная схема цифрового электропривода для осуществления предлагаемого способа, на фиг.2 диаграмма напряжений при работе согласно предлагаемому способу, на фиг.3 структурная схема предлагаемого устройства.

Цифровой электропривод (фиг.1) содержит электродвигатель 1, управляемый блоком 2 фазовой отсечки и подключенный через тиристорный преобразователь 3 к сети переменного тока, датчик 4 частоты вращения, блок 5 задания частоты вращения, нуль-орган 6, связанный с решающим блоком 7. Блок 7 состоит из счетчика 8, элемента памяти 9 и компаратора 10. Датчик 4 может быть выполнен в виде цифрового тахогенератора, состоящего из источника света, перфорированного диска и датчика.

Способ осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии вал электродвигателя 1 не вращается, импульсы с датчика 4 частоты вращения отсутствуют. При пуске цифрового электропривода блока 2 фазовой отсечки подается сигнал на включение тиристорного преобразователя 3 на определенный, установленный в блоке 5 задания частоты вращения, угол фазовой отсечки (α₁ на фиг.2а). После разгона электродвигателя 1 счетчик 8 решающего блока по положительному фронту импульса с нуль-органа 6 (t₁ на фиг. 2б) начинает подсчет импульсов с датчика 4 частоты вращения. По приходу следующего импульса с нуль-органа 6 (момент t₂ на фиг.2б) по его отрицательному фронту прекращается счет импульсов, результат заносится в элемент памяти 9, который инициирует операцию сравнения компаратором 10 подсчитанного значения и заданного в блоке 5. По положительному фронту этого же импульса запускается новый цикл счета. В зависимости от результатов сравнения решающий блок 7 выдает корректирующее воздействие в блок 2 фазовой отсечки на изменение угла фазовой отсечки (α₂ на фиг.2а). Таким образом, счет импульсов с датчика 4 частоты вращения ведется в текущем полупериоде (t₁ t₂ на фиг.2б) и корректируется угол фазовой отсечки в следующим полупериоде сетевого напряжения (α₂ на фиг.2а). В следующем цикле счета счет ведется от t₂ до t₃ и корректируется угол фазовой отсечки α₃ и т.д. В конкретном цифровом электроприводе для универсальной кухонной машины, реализующем предлагаемый способ, длительность импульсов, вырабатываемых нуль-органом 6 в момент перехода сетевого напряжения через нуль, равняется 500 мкс. Такая длительность импульсов, обеспечивая надежное срабатывание всех блоков цифрового электропривода, обуславливает требуемую точность и быстроту стабилизации частоты вращения вала двигателя.

Устройство стабилизации частоты вращения электродвигателя переменного тока (фиг. 3) содержит электродвигатель 1, датчик 2 частоты вращения, связанный выходом со счетчиком 3, состоящим из счетного блока 4 и элемента памяти 5, компаратор 6, блок 7 задания частоты вращения, нуль-орган 8 и блок 9 фазовой отсечки, подключенный через тиристорный преобразователь 10 к обмотке электродвигателя 1.

Устройство работает следующим образом.

Нуль-орган 8 определяет переход сетевого напряжения через нуль. Датчик 2 частоты вращения представляет собой оптический обтюратор с большим числом щелей, через которые проходит световой поток оптопары: инфракрасный светодиод-фотодиод, формируя на выходе датчика 2 импульсы при вращении вала электродвигателя 1, определяющие его частоту вращения. В исходном состоянии вал электродвигателя 1 не вращается, импульсы с датчика 2 частоты вращения отсутствуют. При пуске цифрового электропривода, с блока 9 фазовой отсечки подается сигнал на включение тиристорного преобразователя 10 на определенный для установленного в блоке 7 задания частоты вращения значения угол фазовой отсечки (α₁ на фиг.2а). После разгона электродвигателя 1 счетчик 3 начинает по сигналу с нуль-органа 8 (момент времени t₁ на фиг.2б) по положительному фронту подсчет импульсов с датчика 2 частоты вращения. По приходу следующего сигнала с нуль-органа 8 (момент времени t₂ на фиг.2б) по отрицательному фронту импульса счетчик 3 прекращает текущий цикл счета, результат из счетного блока 4 заносится в элемент памяти 3 и инициируется операция сравнения подсчитанного значения и заданного в блоке 7 задания частоты вращения значения компаратором 6. Одновременно с этим запускается новый цикл счета счетным устройством 4. В зависимости от результатов сравнения компаратор 6 выдает корректирующее воздействие в блок 9 фазовой отсечки на изменение угла фазовой отсечки, (α₂ на фиг.2а). Таким образом счет импульсов с датчика 2 частоты вращения ведется в текущем полупериоде (t₁-t₂ на фиг.2б) и корректируется угол фазовой отсечки в следующем полупериоде сетевого напряжения (α₂ на фиг. 2а). В следующем цикле счета, счет ведется от t₂ до t₃ и корректируется угол фазовой отсечки α₃ и т.д.

Простое схемотехническое решение устройства определяет его надежность и простоту, а формирование управляющего воздействия на электродвигатель в каждом полупериоде сетевого напряжения повышает точность и быстродействие электроприводы, приближая его к системам непрерывного действия.

Формула изобретения

1. Способ регулирования частоты вращения электродвигателя, при котором на одном полупериоде сетевого напряжения производят измерение фактической скорости вращения, полученное значение сравнивают с заданным, формируют и корректируют угол фазовой отсечки, отличающийся тем, что сравнение фактической скорости вращения и формирование угла фазовой отсечки производят на указанном полупериоде, а корректировку этого угла обеспечивают в следующем за указанным полупериоде сетевого напряжения.

2. Устройство регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее датчик частоты вращения вала электродвигателя, выходом связанный с первым входом вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом блока задания частоты вращения, а третий вход с выходом блока задания интервала времени измерения, определяющего переход сетевого напряжения через нуль, блок сравнения, выход вычислительного блока подключен к одному входу формирователя угла фазовой отсечки, вторым входом соединенного с выходом блока задания интервала времени, выходом подключенного к управляющему входу тиристорного преобразователя, отличающееся тем, что вычислительный блок выполнен в виде последовательно соединенных счетчика и блока памяти, а блок сравнения включен между выходом вычислительного блока и третьим входом формирователя угла фазовой отсечки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3