Частотно-регулируемый электропривод с широтно-импульсной модуляцией

 

ПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

О (ss> 783940

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31. 01. 79 (21) 2719761/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 301180. Бюллетень ¹ 44

Дата опубликования описания 30. 11. 80 (51)М. Кл.з

HP 7/42

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316. .718(088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Данилин и Е. И. Усышкин

)ф,,;, тр,1, Р п.,т("Й.

* c

Всесоюзный научно-исследовательский кинофотоинститут (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ШИРОТНОИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к частотно-регулируемым электроприводам с применением статических преобразователей переменного тока с широтно-импульсной модуляцией фаэных напряжений преобразователя по синусоидальному закону. Оно может быть использовано в точных бесконтактных электроприводах с регулированием скорости вращения, в особенности для диапазона низких скоростей.

Известны частотно-регулируемые электроприводы с широтно-импульсной модуляцией с применением моду- 15 ляторов цифрового типа. В них длительность импульсов модулируется дискретно по заданному алгоритму с нелинейным, синусоидальным изменением длительности выходных импульсов (1 .

Недостатком таких электроприводов является очень большое число цифровых элементов модулятора, что обусловлено необходимостью осуществления нелинейного закона и достаточно плавного изменения модуляции, а также необходимостью достаточно плавного регулирования частоты и амплитуды модуляции.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является частотно-регулируемый электропривод с трехфазным и однофазным задающим генераторами, опорным генератором с двухступенным делителем для синхронизации трехфазного генератора, а также фаэными модуляторами, каждый на основе формирователя коротких импульсов, ключа, интегратора и компаратора, Сигналы трехфазного задающего генератора через формирователи в циклической последовательности управляют ключами на входе интеграторов, напряжение заряда которых соответствует значениям однофаэного генератора в моменты действия формирователей, а время разряда пропорционально напряжению заряда и фиксируется компаратором (2g.

Недостаток таких электроприводов обусловлен неполной идентичностью формирователей интеграторов и компараторов в различных фазных каналах модуляции, что снижает точность управления приводом в диапгроне малых скоростей.

783940

t0

Цель изобретения — повышение идентичности каналов модуляции, т.е. в конечном счете - повышение точности управления приводом.

Поставленная цель достигается тем, что в частотно-регулируемый электропривод, содержащий электродвигатель, к которому подключен преобразователь с широтно-импульсной модуляцией, опорный генератор, трехфазный генератор, соединенный с опорным генератором через двухступенный делитель, частота импульсов на выходе первой ступени которого вдвое меньше частоты опорного генератора, а на выходе второй ступени — втрое больше частоты трехфазного генератора, а также формирователь коротких импульсов, последовательно соединенные однофазный генератор ключа, интегратор и компаратор, введены коммутатор сигналов и реверсивные счетчики — по числу управления, имеющие по элементу И íà в .îäàõ прямого и обратного счета и по триггеру на выходе, причем элемент И на входе прямого счета каждого счетчика подключен первыМ входом через коммутатор, сигналов к выходу компаратора, а вторым входом — к опорному генератору, элемент И на входе обратного счета каждого счетчика первым входом подключен через инвертор .к выходу коммутатора, вторым входом — к выходу триггера, а третьим — к выходу первой ступени делителя, кроме того, каждый триггер первым входом соединен с выходом элемента И, а вторым. с выходом "заем" счетчика, вход управления ключа через формирователь коротких импульсов соединен с выходом второй ступени делителя, а управляющие входы коммутатора — с выходами трехфазного генератора.

Такое выполнение частотно-регулируемого привода обеспечивает полную идентичность модуляции во всех .фазных каналах управления и, вслед ствие этого, повышение точности управления приводом. Такое выполнение каналов модуляции является аналогоцифровым и сочетает достаточную простоту аналоговых модуляторов с высокой точностью цифровых.

На фиг. 1 дана структурная схема электропривода; на фиг. 2 — диаграммы его работы.

Частотно-регулируемый электропривод наряду с двигателем 1 и преобразователем 2 имеет трехфазный генератор 3 и однофазный задающий генератор 4, опорный генератор 5 с делителем из двух ступеней 6 и 7, коммутатор 8, формирователь 9 коротких импульсов, ключ 10, интегратор 11, компаратор 12, а также фазные узлы

13 управления преобразователем 2.

Каждый фазный узел 13 управления состоит из реверсивного счетчика 14 с элементами И 15, 16 на входах прямого и обратного счета и триггера

17 на выходе. Трехфазный генератора 3 включен по входу на опорный генератор 5 через делители со ступенями б и 7, причем ступень 7 вырабатывает импульсы с частотой, утроенной по отношению к частоте трехфазного генератора 3. Выходы генератора 3 включены на управляющие входы коммутатора 8, а выход ступени 7 делителя соединен через формирователь

9 с управляющим входом ключа 10. Однофазный задающий генератор 4 через ключ 10 соединен с интегратором 11, нагруженным на компаратор 12. Элемент

15 И подключен первым входом через коммутатор 8 сигналов к выходу компаратора 12, вторым — к опорному генератору 5, элемент 16 И первым входом подключен через инвертор 18 к выходу коммутатора 8, вторым входом — к выходу триггера 17, а третьим — к выходу ступени б делителя, триггер 17 первым входом соединен с выходом элемента 15 И, а вторым - c выходом

"заем" счетчика 14.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 4 вырабатывает сигнал 19 (фиг.. 2) синусоидальной формы, частота которого может регулироваться в некотором диапазоне со скольжением относительно несущей частоты, вырабатываемой трехфазным генератором 3 прямоугольных сигналов 20, 21, 22. Импульсы 23 устроенной относительно несущей частоты от формирователя 9 отпирают ключ

10, который быстро заряжает интегратор 11 до значения, равного мгновенному значению сигнала 19 задающего генератора 4. После прекращения импульса 23 интегратор 11 разряжается, при этом длительность триангулярных импульсов 24 íà его выходе определяется указанными значениями сигнала 19. Эти импульсы 24 .преобразуются компаратором 12 по форме в прямоугольные импульсы 25.

Вся последовательность. импульсов 25 представляет собой как бы результат наложения в одном канале суммы трех фазных последовательностей с тем лишь отличием, что длительности импульсов 25 втрое меньше, чем требуемые. Дальнейшее описываемое действие узлов электропривода направлено на то, чтобы зту последовательность импульсов 25 распределить по фазным каналам управления и точно увеличить в .три раза по длительности. Благодаря действию коммутатора 8, управляемого от трехфаз ного генератора 3, импульсы 25 поочередно в циклической последовательности отпирают элементы И 15 на вхо- дах прямого счета счетчиков 14, и

783940 импульсы 23 опорного генератора 4 записываются в счетчики 14 в числе, соответствующем длительности импульсов 25. После окончания каждого очередного импульса 25 через инвертор

8 отпирается элемент И 16, и импульсы с частотой, вдвое меньше частоты импульсов 23, обнуляют счетчик 14.

При обнулении счетчика 14 импульс на его выходе "заем" переводит триггер 17 в состояние "0". Длительности импульсов 26, 27, 28 на выходах ® триггеров 17 точно втрое больше соответствующих импульсов 25. Процессы y:ëíîæåíèÿ длительностей импульсов 25 йа три осуществляются в циклической последовательности во всех >5 фаэных узлах управления устройством.

Импульсы 26, 27, 28 образуют напрях<ения 29, 30, 31 на фазных выходах преобразователя 2 соответственно.

В предлагаемом устройстве не- Я идентичность характеристик фаэных каналов управления принципиально исключена, так как аналоговые элементы содержатся лишь в общем для всех фаз канале модуляции, а распределение импульсов по фаэным каналам и усиление их по длительности осуществляется цифровым устройством.Тем самым в данном устройстве сочетаются простота аналоговых и точность цифровых способов преобразования.

Благодаря этому точность управления приводом может быть повышена.

Формула изобретения

Частотно-регулируемый электропривод с широтно-импульсной модуляцией, содержащий электродвигатель, к которому подключены преобразователь, однофаэный задающий генератор, соединенный через ключ, интегратор с компаратором, формирователь корот19 ких импульсов, опорный генератор, трехфазный генератор, соединенный с опорным генератором через двухступенчатый делитель, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности управления электроприводом, в него введены инвертор, коммутатор сигналов и реверсивные счетчики, число которых равно числу фаэ управления, снабженные элементами И на входах прямого и обратного счета и триггером на выходе, причем триггер каждого реверсивного счетчика соединен с преобразователем, элемент И на входе прямого счета каждого реверсивного счетчика подключен первым входом через коммутатор сигналов к выходу компаратора, а вторым входом — к опорному генератору, элемент И на входе обратного счета каждого реверсивного счетчика первым входом подключен через инвертор к выходу коммутатора сигналов, вторым входом — к выходу триггера, а третьим входом — к выходу первой ступени делителя, каждый триггер первым входом соединен с выходом элемента И на входе прямого счета, а вторым входом — с выходом "эаем".реверсивного счетчика, вход управления ключа через формирователь коротких импульсов соединен с выхЬдом второй ступени делителя, а управляющие входы коммута-, тора сигналов — с выходом трехфаэного генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Патент США 9 3614590,кл.321-9, опублик. 1972.

2. Заявка М 2528963/07, кл. Н 02 Р 7/42, 1977, по которой вынесено решение о выдаче авторского свидетельства.

2О

2f

22 вапалоялпааыюаааапылюыппвилилцлп., Ц М Я . u ы

Фиг. 2

Составитель В. Тарасов

Редактор Н. Спиридонова Тех ед T.M

Заказ 8566 59 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ская наб. д. 4 5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4