Устройство управления асинхронным двухфазним двигателем

 

О П И С А Н И Е оц5п1гт

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.12.74 (21) 2080559/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) М. Кл.

Н 02 P 7/58

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 05.06.76. Бюллетень № 21 (53) УДК

621.316.567 (088.8) (45) Дата опубликования описания 05.07.77 (72) Авторы изобретения

А. Ю. Дворниченко и Г. Г. Палиенко ( (71) Заявитель у

-1 - " (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЫМ

ДВУХФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Изобретение относится к области автоматического управления и может быть использовано, в частности при построении усилителей следящих систем.

Известно устройство для управления асинхронным двухфазным двигателем, содержащее схему формирования управляющего сигнала, состоящую из последовательно соединенных предварительного усилителя, выпрямителя, компаратора, ко входу которого подключен генератор пилообразного напряжения, а к выходу через схемы совпадения— двухтактный ключевой усилитель мощности. Выход предварительного усилителя через нуль-орган соединен с другими входами схем совпадения.

Недостатком известного устройства является большой уровень импульсных помех, возникающих в моменты коммутации индуктивной нагрузки.

Помехи, возникающие за счет бросков токов и напряжений в ключевом усилителе мощности, наводятся на входы предварительного усилителя и являются соизмеримыми или превьппающими в несколько раз напряжение входного сигнала.

Кроме того, при работе от индуктивных датчиков во входном сигнале обычно присутствуют помехи в виде высших гармоник и квадратурной составляющей, которая может значительно превьппать полезный сигнал. Эти помехи приводят к искажению закона управления двигателем.

Целью изобретения является повышение поме5 хоустойчивости системы.

Эта цель достигается за счет того, что в схему формирования управляющего сигнала устройства управления асинхронным двухфазным двигателем введены фиксатор, формирователь импульсов и

10 сумматор, Влияние квадратурной составляющей и выспих гармоник сведено к минимуму за счет того, что входное напряжетвте фиксируется (за омкнавтся в моменты времени, соответствующие миавсмуму

15 указанных помех и максимуму полезного сигнала.

Влияние импульсных помех от компаратора и ключевого усилителя мощности (наводящихся по фронтам импульсов) исключено разнесением во времени момента фиксирования входного напряже20 ния и моментов формирования широтно-импульсного сигнала.

На фиг. 1 приведена функциональная схема описываемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства, М где: а) опорное напряжение 0оп, б) напряжение

517127 полезного сигнала Осигн, напряжение квадратурной составляющей Оке, импульсные помехи от ключевого усилителя мощности, наводимые на вход устройства Онав, в) напряжение на выходе формирователя импульсов Оформ, напряжение на выходе фиксатора Офикс., напряжение на выходе сумматора Осумм, г) напряжение навыходекомпаратора

Окомп, д) напряжение на управляющей обмотке двигателя Ообм; ж) ток в управляющей обмотке двигателЯ 1,обм, з) ток чеРез ключевой Усилитель мощности Экл.

Устройство содержит ключевой усилитель мощности 1, питающий обмотку управления двигателя и схему формирования управляющего сигнала, состоящую из компаратора 2, предварительного усилителя 3, выпрямителя 4, фиксатора 5, формирователя 6 и сумматора 7, Управляющий вход фиксатора 5 соединен с выходом формирователя импульсов 6, а выход через усилитель 3 — с одним входом компаратора 2, другой вход которого соединен через сумматор 7 с выходами формирователя импульсов 6 и выпрямителя 4, а выход — со входом усилителя мощности 1.

Устройство работает следующим образом.

Входное напряжение, находящееся в фазе или в противофазе с опорным напряжением, т.е. с напряжением сети (фиг. 2 а,б) подается на вход фиксатора 5. Формирователь импульсов 6 вырабатывает импульсы, привязанные по фазе к вершинам синусоиды опорного напряжения (фиг. 2,в) .

Формирователь импульсов выполнен в виде фазосдвигающей цепочки и порогового устройства.

В моменты поступления импульсов на управляющий вход фиксатора 5 последний фиксирует (запоминает) текущее значение входного напряжения. Диаграмма напряжения на выходе фиксатора 5 Офикс показана на фиг. 2,г.

Как видно-из фиг. 2,б-в, запоминание входного напряжения происходит в моменты экстремумов гармоники полезного сигнала Оси -н. В эти же моменты напряжение квадратурной составляющей

U минимально. Минимально и напряжение четных высших гармоник (на диаграмме не показано) . При этом среднее значение напряжения Окв за время, соответствующее длительности импульса, равно нулю.

Таким образом, напряжение на выходе фиксатора 5 соответствует амплитуде гармоники полезного сигнала независимо от наличия и уровня помех от квадратурной составляющей и высших (четных) гармоник. Напряжение Офикс усиливается усилителем 3 и подается на вход компаратора 2. На другой вход компаратора 2 подается опорное напряжение выпрямленное выпрямителем 4 и просуммированное с напряжением Оформ формирователя импульсов 6, Диаграмма напряжения на выходе сумматора

0 MM показана на фиг. 2, г.

В результате сравнения напряжений на входах компаратора на выходе последнего возникают импульсы, ширина которых определяется амплитудой напряжения Офикс, а следовательно, амплитудой полезного сигнала (фиг. 2, д). Ввиду того, что при самом большом сигнале напряжение на выходе усилителя 3 не превышает амплитуды напряжения

Осумм, длительность импульса на выходе компаратора не превышает тмак с.

Таким образом, при изменении амплитуды входного напряжения от нуля до максимального

1Ð значениЯ шиРина импУльсов т на зыходе компаратора меняется соответственно от нуля до т

1-. „, = — — с, где Т вЂ” период входного напряжения (и соответственно период сети), тф— длительность импульса на выходе формирователя

15 импульсов 6. Напряжение U M с выхода компаратора 2 подается на усилитель мощности 1.

Параллельно управляющей обмотке двигателя включен резонансный конденсатор 8. Так как импульсы с выхода компаратора имеют частоту сети, 20 то они приводят в ударное возбуждение контур 9, 8, В результате в обмотке управления возникает синусоидальный ток с частотой сети. Экспериментально снятые диаграммы тока и напряжения на обмотке показаны на фиг. 2,е-ж.

25 Амплитуда тока в обмотке управления определяется шириной импульсов т на выходе компаратора и меняется от нуля до 3макс при изменении т от нуля до тмакс.

Напряжение на управляющей обмотке сдвинуто

30 по фазе относительно напряжения сети на 90, поэтому отпадает необходимость установки фазосдвигающего конденсатора в цепи обмотки возбуждения.. Из фиг. 2, з видно, что ток через усилитель мощности 1 (ток потребления) проходит только

З5 при наличии широтно — импульсного сигнала.

За счет компенсации реактивной составляющей мощности путем создания резонанса достигается высокая экономичность усилителя мощности.

Устройство защищено также от воздействия

40 собственных помех, так как напряжение помех от компаратора и усилителя мощности 1, наводимое на вход устройства — Опав, сдвинуто по фазе относительно моментов фиксирования входного сигнала (фиг. 2, б,д).

Совпадение моментов фиксирования и работы компаратора невозможно за счет ограничения ширины импульсов, При изменении фазы входного напряжения на

180 соответственно меняется фаза напряжений

50 Офикс Окомп и Ообм НапРавление вращении двигателя изменяется.

Таким образом, схема обеспечивает реверсивное управление двигателем в широком диапазоне скоростей.

Формула изобретения

Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем, содержаьее ключевой усили60 тель мощности, питающий обмотку упоавления

517127 двигателя, и схему формирования управляющего сигнала, состоящую из компаратора, предварительного усилителя и выпрямителя, от лича юще еся тем, что с целью повышения помехоустойчивости системы, в схему формирования управляющего сигнала введены фиксатор, формирователь импульсов и сумматор; при этом управляющий

6 вход фиксатора соединен с выходом формирователя импульсов, а выход через предварительный усилитель подсоединен к одному входу компаратора, другой вход которого соединен через сумматор с выходами формирователя импульсов и выпрямителя, а выход — со входом ключевого усилителя мощности.

517127 коме

Ьюм

Составитель Т. Васильева

Техред И, Асталощ

Корректор Ж. Кеслер

Редактор Л. Утехина

Заказ 743/162

Р

U рорм Им

Тираж 874 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4