SU1277343A1 - Устройство дл управлени частотой вращени ротора асинхронного электродвигател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повышение точности управлени  частотой. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  частотой вращени  ротора синхронного электродвигател  введены фазовый дискриминатор 17, логические схе.мы 15 2И-2ИЛЙ-НЕ, логическа  схема 16 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, три логические схемы 18, 19, 20 И-НЕ. Режим работы электродвигател  (двигательный, тормозной) задаетс  логической схемой 16 в зависимости от знаков аналоговых сигналов, пропорциональных скольжению и частоте вращени  ротора. Единичный и нулевой уровни сигна.чов, соответствующие знаку аналогового сигнала, пропорционального скольжению, формируютс  пороговой схемой 13. Сигналы, соответствующие знаку аналогового сигнала, пропорционального частоте вращени , формируютс  узлом определени  направлени  вращени , вход щего в состав формировател учетверител  9. Последний св зан с импульсным датчиком 32 частоты врапхени . Направление вращени  вектора пол  определ етс  фазовым дискриминатором 17 и логической схемой 15 в зависимосги от соотнощени  частот следовани  импульсог, tOsH от преобразовател  14 напр жение частота и сорм от формировател -учетверитсл  9. При устройство реагирует ф только на знак аналогового сигнала cos, а (Л при ci) - только на знак аналогового сигнала Wp. Если знаки аналоговых сигналов совпадают, то логическа  схема 16 сигналом «Ноль дает ко.манду на сложение импульсов СОрЯ и (Оз  (

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в частотно-управл емом электроприводе с преобразователем частоты и асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором.

Цель изобретени  - повышение точности управлени  частотой.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства дл  управлени  частотой вращени  ротора асинхронного электродвигател ; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Устройство (фиг. 1) содержит преобразователь 1 тока, выходы которого подключены к асинхронному двигателю 2, блок 3 формировани  ЭДС, выход которого подключен к управл ющему входу преобразовател  1 тока, два входа блока 3 формировани  ЭДС подключены к выходу формировател  4 гармонических сигналов, а третий - к выходу аналогового сумматора 5, формирователь 6 задани  фазных токов, выход которого св зан с управл ющими входами преобразовател  тока, а два входа соединены с выходами формировател  4 гармонических сигналов, третий подключен к выходу регул тора 7 скольжени , а четвертый - к задатчику намагничивающего тока 8, формирователь-учетверитель 9 первым и вторым выходами соединен с преобразователем 10 частота-напр жение, первый вход соединен с первым входом импульсного сумматора 11, имеющего еще три входа, импульсный сумматор 11 выходом соединен с входом делител  12, выход преобразовател  10 частота-напр жение соединен с входами регул тора 7 скольжени  и аналогового сумматора 5, второй вход которого соединен с входом пороговой схемы 13, выходом регул тора 7 скольжени  и входом преобразовател  14 напр жение-частота.

Кроме того, устройство содержит логические схемы 2И-2ИЛИ-НЕ-15, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, фазовый дискриминатор 17, три логические схемы И-НЕ 18, 19 и 20, при этом вход фазового дискриминатора 17 соединен с выходом преобразовател  14 напр жение-частота и с вторым входом импульсного сумматора 11, а другой вход соединен с первым выходом формировател -учетверител  9 и первым входом импульсного сумматора 11, первые входы схемы 2И-2ИЛИ-НЕ 15 и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 соединены с выходом пороговой схемы 13, вторые входы соединены с вторым входом формировател -учетверител  9, выход схемы исключающее ИЛИ 16 подключен к третьему управл юи;ему входу импульсного сумматора 11, два других входа схемы 2И-2ИЛИ-НЕ 8 соединены соответственно с пр мыми и инверсными выходами фазового дискриминатора 17, а четвертый вход объединен с четвертым входом импульсного сумматора 11, выход схемы 2И2ИЛИ-НЕ 15 через первую 18 и вторую 20 схемы И-НЕ соединен с входом формировател  4 гармонических сигналов, (блок 4 включает элементы 22 и 23), а через третью схемы И-НЕ 19 соединен с другим-входом последнего, вторые входы второй 20

и третьей 19 схем И-НЕ соединены с выходом делител  12.

В частном случае, когда количество импульсов , поступающих с формировател учетверител  9, соответствует разр дности счетчика 21 формировател  гармонических сигналов 4, делитель 12 из устройства может быть исключен. В этом случае вторые входы схем И-НЕ 20 и 19 подключают непосредственно к выходу импульсного сумматора 11.

5 Блок 6 формировани  фазных токов состоит из четырех цифроаналоговых преобразователей 24-27 и двух аналоговых сумматоров 28 и 29. Блок 3 формировани  ЭДС состоит из двух цифроаналоговых преобразователей 30 и 31. Вход формировател учетверител  9 предназначен дл  подсоединени  с импульсным датчиком 32 скорости. Устройство работает следующим образом. Режим работы двигател  2 (двигательный или тормозной) задаетс  схемой

5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 в зависимости от знаков аналоговых сигналов, пропорциональных скольжению и частоте вращени  ротора.

Единичный и нулевой уровни сигналов, соответствующие знаку аналогового сигнала,

0 пропорционального скольжению, формируютс  пороговой схемой 13, а сигналы, соответствующие знаку аналогового сигнала пропорционального частоте вращени  ротора, - узлом определени  направлени  вращени  двигател  формировател -учетверител  9.

5 Направление вращени  вектора пол  статора определ етс  фазовым дискриминатором 17 и схемой 2И-2ИЛИ-НЕ 15 в зависимости от соотнощени  частот следовани  импульсов tojH от преобразовател  14 напр жение-частота и Юриот формировател учетверител  9.

При а))р  устройство реагирует только на знак аналогового сигнала шз, а при a))pw - только на знак аналогового сигнала шр (фиг. 2).

5 Сигнал на задание частоты вращени  вектора пол  статора в виде частоты следовани  импульсов формируетс  как сумма или разность двух импульсных последовательностей , поступающих с импульсного датчика 32 скорости посредством учетвери0 тел -формировател  9 и созд, поступающих с регул тора 7 скольжени  через преобразователь 14 напр жение-частота. Если знаки аналоговых сигналов (Ор и cos совпадают (оба плюсовые или оба минусовые), то схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 сигналом «О

5 дает команду на сложение импульсов и )ри-|--Шзи, что соответствует двигательно му режиму работы. Когда знаки сор и cos станов тс  разнопол рными, схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 сигналом «1 дает команду на вычитание импульсов и двигатель переходит в тормозной режим работы . При этом, если ., то coi« Ырн-WsH: и двигатель работает в тормозном - генераторном режиме, когда же , одновременно с изменением направлени  вращени  вектора пол  статора, обеспечиваемым фазовым дискриминатором 17 и схемой 2И-2ИЛИ-НЕ 15, происходит изменение функции вычитани  и Юи Ы ;н-СОрл. Двигатель в этом случае переходит из режима генераторного торможени  в режим противовключени , обеспечива  эффективное торможение. Импульсный сигнал UJH, пропорциональный частоте вращени  нол  статора, преобразуетс  формирователем 4 в синусоидальные гармонические сигналы coscoi/ и sinwit (в кодах). При этом с изменением сигнала на выходе схемы 2И-2ИЛИ-НЕ 15 мен етс  чередование следовани  сигналов COS031/ и . Формирователь 6 по заданным аналоговым сигналам и сигналам с выхода формировател  гармонических сигналов осуществл ет формирование заданных значений сииусоидальных токов в соответствии с выражени ми Ia /pCosci) 1/-()/; р цСоха)|/-ipSin(. При этом амплитуда заданных токов /а и /ji определ етс  уровнем сигналов iu const и переменного значени  /р, пропорционального MS. Сформированные заданные значени  сипу соидальных токов / и /р подаютс  при двухфазном исполнении двигател  на входы соответствующих преобразователей, работающих в режиме источников тока и нодключенных к статорным обмоткам двигател  (при трехфазном исполнении двигател  /„ и if, подаютс  на входы преобразовател  координат , а затем на входы преобразовател ). Пуск двигател  в направлении вращени  вперед. Па вход регул тора 7 скольжени  подают положительный задаюпдий сигнал соз- Преобразователь напр жение-частота 14 вырабатывает последовательность импульсов с частотой , завис щей от уровн  модул  выходного напр жени  регул тора скольжени . Указанна  последовательность импульсов поступает на один из входов фазового дискриминатора 17. Поскольку на другом входе последнего нет импульсов, пр мой выход фазового дискриминатора выдает сигнал «1, а инверсный сигнал «О. Порогова  схема 13 выдает сигнал «О, поступающий на один из входов схемы 2П-2ИЛИ-НЕ, и если от учетверител -формировател  9 поступает сигнал «О, то сигнал «1 на выходе с.хемы 2И-2ПЛИ-НЕ 15 разре нает прохождение последовательности импульсов через схему И-НЕ 19 па второй вход реверсивfioro счетчика формировател  синусоидальных колебаний и формирователь 4 вырабатывает пр мую последовательность задающих токов. Ротор двигател  начинает вращатьс  в направлении вперед (фиг. 2). Датчик 32 вырабатывает последовательность имнульсов, котора  преобразователем 10 преобразуетс  в скоростной аналоговый сигнал (фиг. 2), который поступает на другие входы регул тора 7 скольжени  и аналогового сумматора 5. В аналоговом сумматоре 5 сигналы скорости, поступающие с выхода преобразовател  частота-напр жение 10, и сигнал скольжени  Wj, поступающий с выхода регул тора 7 скольжени , суммируютс  и выходной сигнал сумматора 5 подаетс  в качестве опорного напр жени  на цифроаналоговые преобразователи 30 и 31 формировател  3 ЭДС. При этом амплитуда выходного сигнала формировател  3 ЭДС определ етс  величиной выходного сигнала сумматора 5. На входы схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 поступают спгпалы «О от пороговой схемы 13 и от учетверител  9. Схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 выдает сигнал «О. При этом на выходе импульсного сумматора 11 формируетс  последовательность импульсов с частотой (OiH (OpK+u)sn, равный сумме частоты имнульсов учетверител  9 сорл, пропорциональной ана.юговому сигналу скорости tip, и частоты и.п1ульсов нреобразовател  14 ) жение-частота, пропорциональной сигналу )егу.1 тора ско.тьжени  и)з. Последовате Ц )Ность импульсов с частотой HIHC выхода п.мп.11 сного сумматора 11 поступает через делитель 12 на вход формировател  4 гармонических сщналов и задает их частот ). При подаче команды на реверс двигател  задающий сигнал становитс  отрицательным , напр жение на выходе регу.т тора скольжени  мен ет свой знак с отрицательного па положительный. В этом случае измен етс  на 180° фаза активной составл ющей заданных токов статора двигател , переключаетс  порогова  схема 13, котора  выдает сигпал «1. Схема ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ 16 дает команду на выч1 танне пмну,1ьсов и узел суммировани  выдает разность импульсов со.„ и1в -ювк. а формирователь 6 задает на вход преобразователей тока частоту за;;ак)1га1х токов меньп1ую. чем частота враихени  ротора. Двшате.ть тормозитс . Когда скорость вран1е1П1Я ротора снизитс  насто,1ы(. что частота пмпул1)Сов |ioтора (Орк станет меньп1е, чем частота импульсов скольжени  ((05,Л- переключаетс  фазовый дискриминатор, (.хсм; 2И2ИЛИ-НЕ 15 снгпа.юм «О блокирует второй в.ход ревсрсннпого счетчика формировател  задани  тока п пос:1едоватс,1Ы1ость iiNmv.ibcoB с о |ре:1е.1енной частотой iiocT iaет на первый вход реверсивного счетчика формировател  задани  тока, в результате чего измен етс  чередование выходных сигналов задани  токов, нреобразователи токов питают статор двигател  с обратным чередованием фаз, идет торможение двигател  в режиме противовключ(ни  и далее разгон в другую сторону. При этом частота питани  двигател  нропорциональна (OjH-/(1)5н -WpH/.

С изменением направлени  вращени  двигател  мен етс  знак ш/, и но с учетверител -формировател  9 схема ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 выдает сигнал «О, узел суммировани  задает частоту ixijH tipH+W3K и двигатель разгон етс  до заданного значени  скорости в направлении вращени  назад.

Останов привода происходит при сн тии задаюн1,его сигнала. Выход регул тора скольжени  юд действием еигнала обратной св  зи становитс  отрицательным, если ротор двигател  до этого вращалс  в нанравлении вращени  назад. При этом ироцесс торможени  ротора двигател  до пулевой скорости происходит так же, как и после команды на реверс в нанравлении вращени  вперед .

В данном устройстве в контуре регулировани  между импульсным датчиком скорости и формирователем задани  тока статора двигател  отеутствуют нелинейные звень  и элементы, которые мен ют свои параметры от условий эксплуатации, температурпых режимов и от регулировани  скорости.

Введение в предлагаемое устройство фазового дискриминатора, схем 2И-2ИЛИ-НЕ и ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, схема их подклю чени  и использование ипформации о положении ротора в импульсной форме, а также формирование на базе их синусоидальных задающих сигналов тока в цифровой форме обеспечивают устойчивость и повьнценную точность регулировани  элект юпривода .

Предлагаемое устройство обеспечивает также устойчивую работу электропривода с глубоким регулированием частоты вращени  ротора, в котором вместо блока 10 частота-напр жение, формирующего аналоговый сигнал, пропорциональный частоте вращени  ротора, используетс  тахогенератор .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  частотой вращени  ротора асинхронного э,ектродвигател , содержап 1.ее преобразователь тока , выходы которого предназначены дл  подключени  к асинхронному двигателю, блок формировани  ЭДС, выход которого подключен к управл ющим входам преобразовател  тока, два входа блока формировани  ЭДС подключены к выходу формировател  гармонических колебаний (сигналов ), а третий - к выходу аналогового сумматора, формирователь задани  фазных

   токов, выход которого св зан с управл юп;ими входами преобразовател  тока, а два входа соединены с .выходами формировател  гармонических сигналов, третий подключен к выходу регул тора скольжени , а чет вертый - к задатчику намагничивающего тока, формирователь-учетверитель, вход которого предназначен дл  подключени  к импульсному датчику скорости, а первый и второй выходы соединепы с преобразователем частота -папр жение, первый выход сое0 динен е первым входом импульеного сумматора , имеюп1его епхе три входа, импульсный сумматор в)1ходом соединен с входом делител , выход преобразовател  частота-- напр жение соединен с входами регул тора скольжени  и аналогового сумматора, второй вход которого соединен со входом пороговой схемы, выходом регул тора скольжени  и входом преобразоватат  напр же1 ие-частота отличаюшеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него вве.тены фазовый

   0 дискриминатор, логические схемы 2И-2ИЛИНЕ , ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, три логические схемы И-НЕ, причем первый вход фазового дискриминатора соединен с выходом преобразовател  нап|) жение--частота и со вторым входом импул1)Сного сумматора, а дру1ой вход соединен с первым выходо.м формировател -учетверител  п первым входом импульсного сумматора, первые входы схем 2И-2ИЛИ-НЕи ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходом пороговой схемы, вторые входы соединепы с вторым выхо до.м формировател -учетверител , выход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к третьему управл юнхему входу имнульсно|о сумматора, два других входа схемы 2И-2ЙЛИ-НЕ соединены соответственно с

   г пр мым и инверсным выходами фазового дискриминатора, а четвертый вход объединен с четвертым входом импульсного сумматора, выход схемы 2И-2ИоТИ-НЕ через первую и вторую схемы И-ПЕ соединен с входом формировател  гармонических сиг0 налов, а через трет1)Ю схему И-НЕ соединен с другим входом последнего, вторые входы второй и третьей схем И-НЕ соедипепы с выходом делите;1Я.