Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 29.10.80 (21) 2998624/24-07 (51 М. КП.З с присоединением заявки Нов Н 02 Р 5/06 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(У 1 ) Заявитель Уральский ордена Трудового Красного Энамени политехнический институт им. С,М.Кирова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯИзобретение относится к электротехнике, а именно к автоматизирован ному электроприводу,и может быть использовано в замкнутых системах автоматизированного электропривода.Известно устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее генератор опорного напряжения, соединенный с входом частотного модулятора, выход которого соединен с входом фазового детектора 1 .Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее генератор опорного напряжения, соединенный с входом частотного модулятора, выход которого соединен с первым входом фазового детектора, к второму входу которого подключен выход индукционной машины, вход которой соединен с генератором опорного напряжения 2 .Недостатком известных устройств является нелинейность выходной характеристики, связанная с тем, что первый вход фазового детектора соединен с частотно-зависимой цепью,выход которой имеет фазовый сдвиготносительно выхода индукционноймашины, в то время как второй входфазочувствительного выпрямителя непосредственно соединен с выходоминдукционной машины. Влияние частотно-зависимой цепи ведет к уменьшению чувствительности устройствапо мере возрастания частоты вращения индукционной машины. К недостаткам следует отнести и ограниченноебыстродействие известного устройства, связанное с тем, что дляуменьшения уровня пульсации выходно 15 го сигнала приходится. уменьшать полосу пропускания фазового детектораи, следовательно, всего устройства.,Цель изобретения - повышение быстродействия и качества регулирова 20 ния частоты вращения электродвигателя.Поставленная цель достигается тем,что в устройство дополнительно введенрегулятор напряжения, вход которого25 соединен с выходом фазового детектора, а выход подключен к второму входу частотного модулятора и являетсявыходом устройства,На чертеже .приведена блок-схема30 предлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения, соединенный с входом частотного модулятора 2, выход которого соединен с первым входом Фазового детектора 3, к второму входу которого подключен выход индукционной машины 4, вход которой соединен с генератором 1, регулятор 5 напряжения, вход которого соединен с выходом Фазового детектора 3, а выход подключен к второму входу частотноГО модулятора 2 и является выходом устройства, который подключен через усилитель 6 мощности к электродвигателю 7.Устройство работает следующим образом.Индукционная машина 4, работающая в режиме Фазовращателя, обеспечивает сдвиг по Фазе выходного сигнала по отношению к сигналу генератора 1 опорного напряжения на уголпропорциональный углу поворота вала индуКционной машины20 А,=где К - кдэффициент пропорциональ 25ности, определяемый числомпар полюсов индукционной машины 4,При вращении вала индукционноймашины 4 вследствие изменения вовремени угла ц, частота выходногосигнала индукционной машины 4 описывается выражениемацФм=оп р35где ы м , - частота сигнала навыходе индукционноймашины 4;д,п - частота опорного сигнала на входе индукционной машины 4;К я - скорость изменения фаЙЧсЕзы сигнала на выходеиндукционной машины 4по отношению к входно.му сигналу;ы - скорость вращения вала индукционной машины 4.Следовательно, индукционную машину 4 можно рассматривать как частотный модулятор опорного сигналана величину, пропорциональную частоте вращения вала индукционной машины 4,Частотный модулятор 2 преобразует сигнал генератора 1 опорного напряжения следующим образом:ай)опопгде ю - частота сигнала на 60выходе частотного модулятора 2;Яоп- частота опорного сигнала на входе частотного модулятора 2;(1 Ч,К 2 Б - скорость изменения фазы сигнала на выходечастотного модулятора2 по отношению к входному сигналу;К 2 - коэффициент пропорциональности;Ц,о - сигнал н а управляющемвходе частотного модулятора 2.Следовательно, частотный модулятор 2 обеспечивает частотную модуляцию опорного сигнала на величину,пропорциональную сигналу управленияна его входе. Сигналы на выходе фа.зового детектора 3 пропорциональныразности фаз сигналов на его входахУ = К( ц -ср,) = К,ьсР,где К - коэффициент пропорциональности;М=(ЧЧоп 1 Чф %оп)=Ю-Ч-сигнал ошибки,При неподвижном роторе индукционной машины 4 регулятор 5, воздействуя на частотный модулятор 2, сводит сигнал ошибки Ь к нулю, т.е. обеспечивает равенство Ю = Ч. . Так как Ю, не меняется (ротор неподвижен), то и ц 2 - постоянная величина а так как Е --- К 2 Пш, следовательноЙ 2сигнал управления (он же выходной)ц,=о.При вращении индукционной машйны4, т,е. при изменении Ч , сигналошибки ьЯ преобразуется регулятором5 таким образом, чтобы изменение щ 2было тем же, что и Ч, т.е.сдм=Мма из выражения для индукционной машины 4 и частотного модулятора 2следует, что О, = )-а. Отсюда видно,Кчто сигнаЛ Цш можно использовать вкачестве выходного аналогового сигнала, пропорционального частотевращения индукционной машины 4.Частотный модулятор 2 обеспечивает переключение с частотой, равной- Так как регулятор 5 обеспечиачД 6 а, аю.вает равенство -Г - = " , то частота переключения частотного модулятора 2 строго равна частоте вращения индукционной машины 2, и поэтому этот выход частотного модулятора2 используется в качестве цифровоговыхода Е устройства,устройство с регулятором 5 и частотным модулятором 2 обеспечивает линейную характеристику устройстваКцы = у-о955474 формула изобретения бье Составитель Ю.Воро вЕ.Папп Техред Т,Маточка Корректор С.Шекм Ре Подписноомитета СССРоткрытийкая наб., д.4/5 470/74 Тираж 721 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Ра илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна где К и К 2 - конструктивные коэффициенты индукционной машины .4 и частотного модулятора 2.Повышение быстродействия устройства обеспечивается широкополосным регулятором 5, фильтрующим пульсации выходного сигнала фазового детектора 3, .частота которых кратна частоте опорного сигнала, причем частота опорного сигнала выбрана на два порядка выше максимальной частоты вра щения индукционной машины 4.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает регулирование частоты вращения электродвигателя с повьыенной точностью и быстродействием. Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя, содержащее генератор опорного напряжения, соединенный с входом частотного модулятора, выход которого соединен ,с первым входом фазового детектора, к второму входу которого подключен выход индукционной машины, вход которой соединен с генератором опорного напряжения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения качества регулирования и быстродей ствия, в него дополнительно введенрегулятор напряжения, вход которого соединен с выходом Фазового детектдра, а выход - со вторым входом частотного модулятора и является вы ходом устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2 О 1. Патент США Р 3564388,кл. Н 02 Р 5/06, 16.02.71.2. Авторское свидетельство СССРР 501351, кл.С 01 Р 3/46, 23.07.76.