Устройство для формирования фазных сигналов обратной связи по току в электроприводе переменного тока (его варианты)

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТЬРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1i) 974536 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 231280 (21) 3222696/24-07 51)М Кп с присоединением заявки ¹

Н 02 P 5/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 621. 314. .5(088.8) Опубликовано 15.1182.Бюллетень ¹ 42

Дата опубликован я описания 151182 (72) Авторы изобретения

Туров

В.Н.Бродовский, A.Ñ. Жилин, F,.Ñ. Иванов и В.Я (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ фАЗНИК СИГНАЛОВ

ОБРАТНОЙ ВЯЗИ ПО ТОКУ В ЭЛЕКТУОПРИЕОДЕ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к электро" технике, в частности к устройствам управления электроприводами переменного тока, и может быть использовано, например, для формированкя фаэных сигналов обратной связи по току при частотно-токовом управлении.

Известно устройство для формирова ния сигналов обратной связи по току в электроприводе переменного тока, содержащее в каждой фазе измерительные .трансформаторы тока (1 ).

Недостатком такого устройства яв-. ляется ограниченный частотный диапазон измеряемых токов.

Наиболее близким к изобретению .является устройство для формирования фазных сигналов обратной связи по току в электроприводе переменного то,ка, содержащее в каждой фазе магнитный усилитель с измерительной обмоткой, обмоткой смещения и четырьмя дроссельными обмотками, связанными с источником переменного напряжения,:, выходная обмотка которого имеет среднюю точку, и двумя диодными цепями, общая точка которых соединена со входом операционного усилителя, а через нагруэочный резистор - с общей точной устройства, при этом обмотки смещения в фивах соединены последовательно и подключены через управляемый источник постоянного тока к задатчику тока,лесквая и вторая дроссельные обмотки Включены встречно началами, конец первой соединен с одним иэ выводов выводной обмотки источника переменневО напряжения, а конец второй — с верЭой диодной цепью (2).

Известковое устройство может функционировать в,широком диапазоне частот, однако характеризуется конструктивной слофв астьв,.определенной применением фавиых реверсивных магнитных усилнФФЮ ий, каждый иэ которых выполнен н и четырех магнитопроводах и содержит эвоотовьте схемы выпрямления с болъщЮа числом выпрямительных элементов.

Целью изо61аетения является упрощение устройства эа счет использования в фазах простых нереверсивных магнитных усилителей. укаэанная цель достигается тем, 25 что устройсвао для формирования фазных сигиалоа обратной связи по току в электфощянВрде переменного тока снабжено блокам сюеаетрирования с двумя вхеддмй и фаэнымн выходами, а

30 магнитный уовФжтель в каждой фазе

974536 обмотками 10-12. Дроссельные обмотки

4-6 через диоды 13-15 подключены к соответствующим резисторам 1618 нагрузки, а также к источнику 19 переменного напряжения с ныходной обмоткой 20. Обмотки 7-9 смещения соединены последовательно и подключены к средней точке выходной обмотки 20 источника переменного напряжения, а также к управляемому источнику 21 постоянного тока, выполненному в виде магнитного усилителя с дроссельными обмотками 22, обмоткой 23 управления, диодами 24 и токозадаю,щим резистором 25. Источник 21 постоянного тока содержит также дроссель 16. Обмотка 23 управления через резистор 25 подключена к выходам задатчика 27 тока. Выходы магнитных усилителей 1-3 через резисторы 2830 подключены к инвертирующим входам операционных усилителей 31-33, в об ратных цепях которых включены резисторы 34-36. Неинвертирующие входы

На фиг. 1 и 2 представлены электрические схемы вариантов устройства для формирования фазных сигналов

60 обратной связи по току.

Устройство содержит фаэные нереверсивные магнитные усилители 1-3 с дроссельными обмотками 4-6, обмотками 7-9 смещения, измерительными 65 выполнен на двух магнитопроводах, на первом из которых размещены первая и третья, а на втором — вторая и четвертая дроссельные обмотки, третья и четвертая дроссельные обмотки включены встречно концами, начало третьей соединено со вторым выводом выходной обмотки источника переменного напряжения, начало четнертой - co второй диодной цепью, причем каждая иэ диодных цепей составлена из одного !О диода, а к общей точке диодных цепей диоды подключены однополярными выводами, при этом. входы фазных операционных усилителей соединены с фазными выходами блока симметрирования, пер вый вход которого подключен к средней точке выходной обмотки источника переменного напряжения, второй — к общей точке устройства, а блок симметрирования состоит из резистора обратной связи, подключенного между его входами, и симметрирующих резисторов, подключенных между его первым входом.и фазными выходами.

Согласно второму варианту выполнения устройства оно снабжено блоком симметрирования с фазными входами: и выходами и входом смещения, а магнитный усилитель в каждой фазе выполнен на двух магнитопроводах, на первом из которых размещены первая и третья, а на втором — нторая и четвертая дроссельные обмотки, третья и четвертая дроссельные обмотки включены встречно концами, начало третьей соединено со вторым выводом выходной обмотки источника переменного напряжения, начало четвертой со второй диодной цепью, причем каждая из диодных цепей составлена из одного диода, а к общей точке 40 диодных цепей диоды подключены однополярными выводами, при этом выход эадатчика тока подключен к входу смещения блока симметрирования, фазные входы которого подключены к 45 выходам фазных операционных усилителей, фаэные выходы — к входам этих операционных усилителей, а блок симметрирования состоит из резистора смещения и фазных цепей, содержащих 50 по два последовательно включенных симметрирующих резистора, .крайними точками подключенных между соответствующими его фазными входами и выходами, а средними точками через резистор смещения — к его входу смещения.

1 операционных усилителей 31-33, выноды резисторов 16-18 нагрузки и один из выходов задатчика 27 тока соединены с общей точкой 37 устройства.

Устройство в первом варианте (фиг. 1) содержит блок 38 симметриро-, вания с входами 39-40 и фазными выходами 41-43. Блок 38 симметрирования содержит резистор 44 обратной связи, включенный между входами 39, 40, и симметрирующие резисторы 45-47, включенные между входом 39 и фазными выходами 41-43. Вход 39 блока симметрирования соединен со средней точкой выходной обмотки 20 источника переменного напряжения, а вход 40 - с общей точкой 37 устройства.

Устройство во вторым варианте фиг. 2) содержит блок 38 симметрирования с входом 48 смещения, фазными входами 49-51 и фазными выходами 5254. Выход эадатчика 27 тока подключен

Ко входу 48 смещения блока 38 симметрирования, фазные входы 49-51 которого соединены с выходами операционных усилителей 31-33, а фаэные выходы

52-54 — с входами этих же усилителей.

Блок 38 симметрирования состоит из резистора 55 смещения и фазных цепей, содержащих по два последовательно включенных симметрирующих реэистОра

56 и 57, 58 и 59, 60 и 61. Крайние точки резисторных цепей 56 и 57, 58 и 59, 60 и 61 подключены между выходами и входами 52 и 49, 53 и 50, 54 и 51 блока 38 симметрирования соответственно. Средние точки указанных резисторных цепей объединены и через резистор 55 смещения подключены к входу 48 смещения блока 38 симметрирования.

Устройство, показанное на фиг.1, работает следующим образом.

974536

Измеряе .ые фазные токи 3, 31,, 3с протекают по обмоткам 10-12 магнитных усилителей 1-3. По обмоткам 7-9 смещения протекает ток 3, поступающий с выхода управляемого источника 21 тока и определяемый величиной напряжения 0 на выходе задатчика 27 тока. В устройстве необходимо выполнять условие

Зсм 1 1см > Змс1к Wn (1) где 3 " максимальное амплитудное значение измеряемых токов;

Ч „W - числа витков обмоток смещения 7-9 и измерительных обмоток 10-12 соответственно.

Величины резисторов 16-18 состав.ляют R, а резисторов 28-30 — R, :причем их величины выбирают иэ условия

2 (2)

На примере .одной фазы покажем, каким образом на,выходе операционного усилителя 31 формируется фазный сигнал 0, соответствующий измеряемому фазному току 3с .

Фаэный сигнал 0 с учетом условия (2) записывается

Оа " и 3н (3) где ток Знд в резисторе 16. нагрузки определяется по выражению см и а р см %

М где 1 - число витков в дроссельных обмотках 4 магнитного усилителя 1.

Как видно иэ выражений (3) и (4) в фавном сигнале Uc содержатся coc" тавляющие, пропорциональные как измеряемому фаэному току 3<, так и постоянному току смещения 3с„, .

С помощью введенного в устройство блока 38 симметрирования решается задача измерения составляющей, пропор циональной току 3 м смещения, и формирования соответствующего сигнала ком-. пенсации. Величина резистора 44 обратной связи в блоке 38 симметрирования выбирается равной †.".. При этом

3 ток Зцс в резисторе 44, как это следует иэ схемы на фиг. 1, записывается.

3î 3о + 3нь + 3н где З ь,3„ - токи в резисторах 17,18 нагрузки, выражения для которых аналогичны выражению (4). С учетом выражений 4) и (5) получаем и .3 + " (3 +31+3 ). (6) я см а„

Так как для трехфаэной системы токов 3, .3>, 3 справедливо 3 + 3 + 3 = О, то иэ выражения (6) получаем ток Jo обратной связи

Сигнал 0О в блоке 38 симметрирования в соответствии с выражением (7) и выбранной величиной резистора

44 записывается

При выборе величин симметрирующих резисторов 45-47, равных величинам резисторов 28-30, т.е. йт, фаззый сигнал 0 на выходе усилителя

20 31 определяется выражением

4 з

"а= gйд "o ) 2

25.или с учетом выражений (3) (4), (s)

30 где -й — величина .резистора 34 обратной связи усилителя 31.

35 Из выражения (9) следует, что сиг нал Од на выходе усилителя 31 соответствует измеряемому току 3 . Выражения для фаэных сигналов 06, U аналогичны выражению (9).

4п В устройстве, показанном на фиг.1, точность-.компенсирования составляющей, пропорциональной току смещения

3см, а следовательно, и точность выполнения соотношения (9) не зави45 сят от погрешностей задания тока смещения источником 21 управляемого тока, так как сигнал компенсирования

0о, формируемый в блоке симметриро° вания, всегда соответствует реальному току смещения, протекающему в обмотках 7-9 магнитных усилителей.

В устройстве, показанном на фиг. 2, для компенсирования составляющей, пропорциональной току смеще55; ния 3, используется напряжение Осм

- на выходе эадатчика 27 тока, определяющего величину тока 3с на выходе ,источника 21 тока. Погрешности задания тока З м в указанной схеме компенсируются введением отрицательной

60 обратной связи по постоянной состав;ляющей, охватывающей операционные усилители 31-33 и состоящей из резисторов 56-61 °

Напряжение Осм поступает на вход

65 48 смещения блока 38 симметрирования.

974536

Как следует %з схемы на фиг. 2, фаэный сигнал U на выходе операционного усилителя 31 может быть записан

R R

3 а С Р Î Р4 где R — величина симметрирующих реф эисторов 56-61, выбираемая равной величине резистора . 55 смещения

Uo — напряжение в общей точке резисторов 56-61 в блоке

38 симметрирования, определяемое выражением о .т (с а Ь " ). (") 1О

Подставляя выражения {3),(4),(11) в выражение (10) находим,что фаэный сигнал UI» соответствует измеряемому току 3< по выражению (9), если напря- 2О жение U на выходе задатчика 27 то-, Ка выбирается по условию

1 R1 Р4 Ф м

АР 25

При выполнении условия (12) выражения для фазных сигналов 0g, UI. также аналогичны выражению (9). .. 30

В устройстве, показанном на фиг. 2, средняя точка выходной обмотки 20 источника переменного напряжения соединена с общей точкой 37 устройства. Это обуславливает более высокую помехоустойчиность схемы н сраннении со схемой на фиг. 1, а также возможность использования одной выходной обмотки 20 при формировании сигналов обратной связи по току в нескольких трехфазных цепях. 40

Таким образом, в устройстве, варианты которого представлены на фиг. 1, 2, обеспечивается получение выходных фазных сигналов U,», 06, 45

U, соответствующих измеряемым токам

За,ЭQ,3 . ПРи этом выполнЯетсЯ KQM пенсирование содержащихся в сигналах

0а, U „ U составляющих, пропорциональных току смещения 3 . 50

С учетом указанной компенсации и при выборе величины тока 3 „„большей максимального амплитудного значения измеряемых токов по условию (1) измерение раэнополярных токов За,31», достигается при использовании нереверсивных магнитных усилителей в каждой фазе, имеющих более простую конструкцию в сравнении с реверсивными магнитными усилителями, исполь- 60 ,зуемыми в известном устройстве.При этом число требуемых магнитных сердечников сокращается вдвое, а число полупроводниковых элементов (диодов) — в пять раз. 65

Предлагаемое устройство н отличие от известного является более простым н реализации, а также имеет меньший вес и габариты.

Формула изобретения

1. Устройство для формирования фаэных сигналов обратной связи по току в электроприводе переменного тока, содержащее в каждой фазе магнитный усилитель с измерительной обмоткой, обмоткой смещения и четырьмя дроссельными обмотками, связанными с (сточником переменного напряжения,. выходная обмотка которого имеет среднюю точку, и двумя диодными цепями, общая точка которых соединена со входом операционного усилителя, а через нагрузочный резистор — с общей точкой устройства, при этом обмотки смещения в фазах соединены последовательно и подключены через управляемый источник постоянного тока к задатчику тока, первая и вторая дроссельные обмотки включены встречно началами, конец первой соединен с одним из выводов выходной обмотки источника переменйого напряжения, а конец второй — с первой диодной цепью, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения, снабжено блоком симметрирования с днумя входами и фаэными выходами, а магнитный усилитель и каждой фазе выполнен на двух магнитопроводах, на первом иэ которых размещены первая и третья, а на втором — вторая и четвертая дроссельные обмотки, третья и четвертая дроссельные обмотки включены встречно концами, начало третьей соединено со вторым выводом выходной обмотки источника переменного напряжения, начало четвертой — co второй диодной цепью, причем каждая иэ диодных цепей составлена иэ одного диода, а к общей точке диодных цепей диоды подключены однополярными выводами, при эточ входы фаэных операционных усилителей соединены с фазными выходами блока симметрирования, первый вход которого подключен к средней точке выходной обмотки источника переменного напряжения, второй — к общей точке устройстна, а блок симметрирования состоит из резистора обратной связи, подключенного между его входами, и симметрирующих резисторов, подключенных между его первым входом и фаэными ныходами.

2. Устройство для формирования фазных сигналон обратной связи по току в электроприводе переменного тока, содержащее в каждой фазе магнитный усилитель с измерительной обмоткой, обмоткой смещения и четырьмя

974536.дроссельными обмотками, связанными с источником переменного напряжения, выходная обмотка которого имеет среднюю точку, и двумя днодными цепями, общая точка которых соединена со входом операционного усилителя, а через нагрузочный резистор — с общей точкой устройетва, при этом обмотки смещения в фазах соединены последовательно и подключены через управляемый источник постоянного тока к за- 10 датчику тока, первая и вторая дроссельные обмотки включены встречно началами, конец первой соединен с одним из выводов выходной обмотки источника-переменного напряжения, а 15 конец второй — с первой диодной цепью, отличающееся тем, что, с целью упрощения, устройство снабжено блоком,симметрирования с фазными входами и выходами и входом смещения, а магнитный усилитель в каждой фазе выполнен на двух :. магнитопроводах, на первом из которых . размещены первая и третья, а на вто ром — вторая и четвертая дроссельные обмотки, третья и четвертая дроссельные обмотки включены встречно концами, начало третьей соединено со вторым выводом выходной обмотки источника переменного напряжения, начало четвертой — со второй диодной цепью, причем каждая из диодных цепей составлена из одного диода, а к общей точке диодных цепей диоды подключены однополярными выводами, при этом выход задатчика тока подключен к входу смещения блока симметрирования, фаэные входы которого подключены к выходам фазных операционных усилителей, фазные выходы — к входам этих операционных усилителей,а блок симметрирования состоит иэ резистора смещения и фазных цепей, содержащих по два последовательно включенных симметрирующих резистора, крайнАмн точками подключенных между соответствующими его фазными входами и выходами, а средними точками через резистор смещения — к его входу смещеI ния.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Красовский A.Ï. и др. Автоматическое управление асинхронными двигателями. Киев "Техника", 1964, с. 22.

2. Бродовский B.H.,Èâàíoâ Е.С.

Приводы с частотно-токовым управлением.М., "Энергия", 1974, с. 107.