Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТО РС НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<,900397

{61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 11.0130 (g) ) 2867919/24-07 с нрисоедннением заявкм И (23 3 Приоритет

Опубликовано 23Р192. Бюллетень М 3

Дата онубликовання описания 2301Я(ьг)м Кл

Н 02 Р 7/42

Вмударстюивб кеиктет

CCCP ио делан хзебретеикк к открытий (53) УДК 62-83:621.

° 313 333 072 9 (088.83

В.А. Добрускин, Н.А. Иихневич, 6.Н. Савс стьянов, и B.Н. Черемисин (723 Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и т,щиозлектроники (713 Заявитель (g43 УстРОЙство Для УпРАвления АсинхРонныи

КОРОТКОЗАИКНУТЫИ ДВИГАТЕЛЕИ

Изобретение относится к автоматизированным злектроприводам, а именно к частотно-регулируемым асинхрон" ным приводам со статическими преобразователями частоты и напряжения.

К современным асинхронным электро5 приводам предъявляются повышенные требования в отношении точности регулирования и стабильности скорости вращения. Наиболее перспективным направлением повышения качества работы частотно-регулируемых приводов является построение цифровых систем управления с импульсными датчиками скорости.

Известно устройство, реализующее цифровое управление асинхронным вентильным каскадом, в котором измерение скорости осуществляется путем подсчета числа импульсов внешнего ге" О нератора за время, равное фиксированному углу поворота вала двигателя, с последующей обработкой информации в цифровом виде и формированием импульсов управления, определяющих угол зажигания вентилей (13.

Недостатками устройства являются сложность реализации законов частотного управления, ограниченные возможности по регулированию скорости вращения асинхронного двигателя.

Известно также устройство, реализующее способ управления частотным электроприводом, в котором поддержание постоянства абсолютного скольжения и потока двигателя осуществляется через регулятор напряжения и регулятор частоты путем суммирования сигналов, пропорциональных заданной частоте токов ротора и частоте вращения ротора (21.

Недостатками данного устройства являются необходимость применения специального датчика с магнитноэлектрическим сумматором, что существенно сужает область его применения, наличие аналоговых устройств, которые приводят к увеличению

900397 погрешности при поддержании постоянства абсолютного скольжения и потока двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, которое содержит преобразователь частоты, задатчик частоты и амплитуды токов статора, сумматоры в канале задания частоты и амплитуды, тактовый генератор, импульсный датчик скорости на валу двигателя, делитель частоты, пересчетную схему, коммутатор, фильтр управляющего напряжения. Сущность его работы заключается в управлении скоростью двигателя путем воздействия на частоту и амплитуду тока статора. При этом формирователь импульсов управления осуществляется с помощью датчика скорости, установленного на валу двигателя, сумматоров в канале задания частоты и амплитуды токов статора и управляемого генератора частоты токов ротора 3j.

Недостатками известного устройства являются невысокая точность задания частоты вращения ротора, наличие неравномерности следования управляющих импульсов, задание частоты токов ротора в аналоговом виде, что не позволяет получать высокую точность регулирования частоты вращения ротора двигателя, Наличие делителя частоты, фильтров управляющих напряжений усложняет устроиство

Цель изобретения — повышение точности регулирования скорости вращения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, содержащее преобразователь

:частоты с каналами регулирования частоты и тока, блоки задания частоты, тока и блоки сравнения в каждом канале, тактовый генератор, импульсный датчик скорости вращения, установленный на валу двигателя, введены блок распределения импульсов, два счетчика прямой последовательности, блок переключения кодов, вычитающий счетчик, кольцевой счетчик, при этом вход блока распределения импульсов подсоединен к выходу импульсного датчика скорости вращения, а два выхода — к первым входам счетчиков импульсов прямой последовательности, вторые входы которых подключены к первому выходу тактово го генератора,два вторых выхода которо го связаны со входами вычитающего и кольцевого счетчиков, выходы счетчиков прямой последовательности через блок переключения кодов соединены с блоками сравнения в каналах

tO регулирования частоты и напряжения, вторые входы которых подсоединены ,соответственно к выходам вычитаю,щего и кольцевого счетчиков, а выходы " к управляющим входам преобра1S

S0

55 зователя частоты, причем выход блока задания частоты соединен с выходом блока сравнения и выходом вычитающего счетчика в канале частоты, а выход блока задания тока со входом кольцевого счетчика в кана. ле регулирования тока.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем.

Устройство содержит блок 1 распределения импульсов, представляющий собой логическую схему распределения импульсов, двоичные счетчики 2 и 3 импульсов прямой последовательности, тактовый генератор 4, выполненный по схеме кварцевого автогенератора, блок переключения кодов, канал регулирования частоты, состоящий из блока б сравнения цифровых кодов, вычитающего счетчика 7, блока 8 задания частоты, канал задания амплитуды токов статора, состоящий из блока 9 сравнения цифровых кодов, кольцевого счетчика 10, блока 11 задания тока, преобразователь

12 частоты, асинхронный короткозамкнутый двигатель 13, импульсный датчи.к 14 скорости вращения, представляющий собой любой частотный датчик.

Выходы распределительного блока 1 связаны с первыми входами счетчиков

2 и 3, вторые входы которых подключены к одному выходу тактового генератора 4, другой его выход соединен со входами вычитающего 7 и кольцевого 10 счетчиков, выходы счетчиков 2 и 3 связаны через блок

5 переключения кодов с первыми входами блоков 6 и 9 сравнения, вторые их входы подключены к выходам соответственно вычитающего 7 и кольцевого 10 счетчиков. Блок 8 задания

900397

В канале регулирования амплитуды на первых входах блока 9 сравнения устанавливается значение Г„ числового кода, соответствующее текущему значению скорости вращения. На вторые входы блока 9 сравнения поступает линейно нарастающий числовой код с выходов кольцевого счетчика 10.

Формирование его осуществляется путем подачи на вход кольцевого счетчика 10 импульсов тактового генератора 4. Задание амплитуды токов статора осуществляется в двоичном коде блоком 11 задания путем установки требуемого числа на входах кольцевого счетчика. При достижении на вы. ходе вычитающего счетчика 10 кода, равного Fù, на выходе блока 9 сравнения, работающего по принципу

Fg« (F><, формируется импульс, длительйость t < которого определяется как разность полного времени за полнения кольцевого счетчика Г„с ° стг и временного интервала Т, соответскорости вращения ротора и блок 11 задания амплитуды токов статора подключены к установочным входам счетчиков 7 и 10, выходы блоков сравнения соединены с соответствующи- 5 ми входами преобразователя 12 частоты, выход импульсного датчика 14 скорости вращения, установленного на валу двигателя 13, .соединен со входом блока 1 распределения импуль" сов, кроме того, выход блока 6 сравнения подключен к установочному входу вычитающего счетчика 7.

Импульсы (фиг.2), период следования которых пропорционален скорости вращения, поступают с датчика 14 скорости вращения на блок 1 распределения импульсов, который подает их поочередно на первые входы счетчиков 2 и 3, на вторые их входы пос- 20 тоянно поступают импульсы с тактового генератора 4. При этом производится счет импульсов тактового генератора соответствующим счетчиком импульсов за контролируемый времен- 25 ной интервал Т„ . Перед каждым циклом записи осуществляется обнуление соответствующего счетчика (2 или 3).

По окончании временного интервала

Ти с блока 1 поступает сигнал в Зе блок 5 переключения кодов, в резупь" тате чего на входах блоков 6 и 9 сравнения устанавливается числовой код, соответствующий текущему значению скорости вращения вала двигателя.

Применение двух счетчиков импульсов позволяет непрерывно измерять скорость вращения. Например, в то время, как на счетчике 2 сохраняется предыдущее значение числового кода, на счетчик 3 записывается числовой код, соответствующий HQBQ му значению скорости, после чего блок 5 переключения кодов отключает счетчик 2 и подключает счетчик 3 на входы блоков 6 и 9 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу канала задания, частоты. На первых входах блока 6 сравнения устанавливается конечное значение числового кода, соответствующее измеренному значению временного интервала Ти

При работе на вход вычитающего счетчика 7 непрерывно поступают импульсы с тактового генератора 4.

По достижении на выходах вычитающего счетчика 7 числа, равного коду

F „с на первых входах блока 6 сравнения, на его выходе формируется импульс, равный йо длительности половине периода частоты тактового генератора 4.

Сформированный таким образом сиг" нал производит установку начального кода на выходах вычитающего счет" чика 7 и одновременно является вход ным для преобразователя 12 частоты.

Приведенный в исходное состояние вычитающий счетчик 7 начинает новый цикл работы, соответствующий описанному. Таким образом, на выходе блока 6 сравнения формируется последовательность импульсов, определяющая, выходную частоту преобразователя и, следовательно, скорость вращения ротора двигателя 13. Требуемое значение выходной частоты определяется блоком 8 задания частоты, устанавли вающим необходимое начальное значение двоичного кода Fg< на выходах вычитающего счетчика 7. При этом, частота f выходного напряжения равна где K - -коэффициент передачи преобразователя частоты период следования импульсов тг тактового генератора.

7 90 ствующего текущей скорости вращения двигателя 13.

При этом скважность работы регулятора с учетом того, что временной интервал T>- =F - t равна

Fw — 1

K.Ñ, Сигнал, снимаемый с блока 9 сравнения, поступает на вход преобразователя 12 частоты и воздействует на его выходное напряжение.

Очевидно, что точность работы устройства во многом определяется стабильностью работы тактового генератора. Точность задания частоты вращения и амплитуды токов статора определяется. числом разрядов соответственно вычитающего 7 и кольцевого 10 счетчиков и составляет

6 ь Х Рхс

2 - 1 2 - 1

0397

% !

Ф содержащее преобразователь с каналами регулирования частоты и тока, блоки задания частоты, тока и блоки сравнения в каждом канале, тактовый генератор, импульсный датчик скорости вращения, установленный на валу двигателя, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования скорости вращения, введены блок распределения импульсов, два счетчика прямой последовательности, блок переключения кодов, вычитающий счетчик, кольцевой счетчик, причем вход блока распределения импульсов вращения подсоединен к выходу импульсного датчика скорости вращения, а два выхода — к первым входам счетчиков импульсов прямой последовательности, вторые входы которых подключены к первому выходу тактового генератора, два вторых выхода которого связаны со входами вычитающего и кольцевого

Таким образом, устройство позволяет получить высокие точностные показатели привода с асинхронным короткозамкнутым двигателем в ста" тических и динамических режимах работы. Точность задания скорости вращения ротора составляет в зависимости от частоты его питания 10

10 !, при этом стабильность скорости вращения вала двигателя в статических режимах работы — 10 - 10 .

Диапазон регулирования скорости составляет 1:1000.

Выполнение-всех блоков устройства с учетом применения интегральных микросхем средней интеграции позволяет существенно повысить его надежность и упростить изготовление.

Формула изобретения

Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем, !

40 счетчиков, выходы счетчиков прямой последовательности через блок переключения кодов соединены с блоками сравнения в каналах регулирования частоты и напряжения, вторые входы которых подсоединены соответственно к выходам вычитающего и кольцевого счетчиков, а выходы - к управляющим входам преобразователя частоты, причем выход блока задания частоты соединен с выходом блока сравнения и входом вычитающего счетчика в канале частоты, а выход блока задания тока - со входом кольцевого счетчика в канале регулирования тока.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. РЖ "ЭЛектротехника и энерге.тика", 1977, 10, реф. 10, к. 57.

2. Авторское свидетельство СССР

1 509967, кл. H 02 P 7/42, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

И 529537, кл. Н 02 Р 7/42, 1975