Устройство для управления электродвигателем переменного тока в следящем режиме

Союз СоветсникСоциапистичесникРеспублик ДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ(22)Заявлено 23,05,80 (21) вкн М 2 Р 7/42 2 Р 5/34 рнсоелинени 3)Приоритет Рауйарствкай катет СССР в явлаи зобретейоткфытй.621,313,333.072.9(088.8) та опубликования описания 17,078 Г.И, Андреев, М,СГородецкии Я.М. Лифшиц, В.А. Ратмиров, Д,Б. ИзосимоМ. Спивак и Б.К. Левин, Уткин В"(72) Авторы изобретени ни экспериме фьныйт 1ут металлор ИМх;,Ордена Трудового Красного Зна научно-исследовательский инстстанков(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В СЛЕДЯЩЕМ РЕЖИМЕргии т 5 од- ви 1Изобретение относится к электротех нике и может быть использовано в упра ляемом электроприводе на базе короткозамкнутого асинхронного и синхронного двигателей, применяемом в отраслях народного хозяйства, где требуется высокая точность воспроизведения заданных параметров управления, в частности, в станках с числовым про" граммным управлением.Известно устройство для управления асинхронным двигателем, содержащее координатный преобразователь, связан" ный через узлы с релейными характеристиками с преобразователем эне на ключевых элементах, который и ключен к обмоткам асинхронного д гателя 13 .Недостаток этого устройства состо" ит в низкой точности воспроизведения заданного движения, что определяется низкой точностью используемых датчиков и сложностью аналоговых коорди" натных преобоазояаний,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления электродвигателем переменного тока в следящем режиме, в котором реализуются "скользящие режимы", Зто устройство содержит два формирователя сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее произвор ных, датчик фазных составляющих пото". косцепления ротора, подключенный к первой группе входов координатного преобразователя, выход которого свя" эан через преобразователь числа фаз и блок формирователей релейных сиг" налов с входом преобразователя энергии на ключевых элементах, выход которого связан с обмотками статора асинхронного электродвигателя, два узла с нелинейными характеристиками типа "гистерезис", вход каждого из которых подключен к выходу одного ив формирователей сигнала комбинации ошибки.управления и ее производных, а выходы подключены к второй группелинейной комбинации ошибки управления и ее производных и с одним извходов второго Формирователя сигналалинейной комбинации ошибки управления и ее производных, выход преобразователя аналог-частота соединен с входом первого реверсивного счетчика, выход первого реверсивного счетчика соединен с входом постоянного запоминающего блока значений синуса и косинуса угла и с соответствующим входом логического формирователя команд управления, выход импульсного датчика положения соединен с входами обоих реверсивныхсчетчиков, выход второго реверсивного счетчика через цифро-аналоговый преобразователь соединен с соютветствующим входом второго формирователя сигнала линейной комбинации ошибкиуправления и ее производных.На чертеже представлена блок-схема устройства для управления электродвигателем переменного тока в следяУстройство содержит импульсный датчик 1 положения ротора, датчик 2фазных токов статора, преобразователь 3 координат, преобразователь 4 аналог-частота, реверсивные счетчи"ки 5 и 6, цифро-аналоговый преобразо"ватель 7, постоянный запоминающий блок 8 значений синуса и косинусаугла, формирователи 9 и 10 сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных, два узла 11 и 12с нелинейными характеристиками типа"гистерезис", логический формирователь 13 команд управления, преобразователь энергии 14 на ключевых элементах, при этом входы преобразователя 3координат соединены с выходами датчика 2 фазных токов и выходами постоян- .ного запоминающего блока 8 значенийсинуса и косинуса угла, а выходы егосоединены с входом преобразователя 4аналог"частота, с входом первого формирователя 9 сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее произ"водных и с одним из входов второгоформирователя 10 сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее произ"водных, выход преобразователя 4 аналог-частота соединен с входом первого.реверсивного счетчика 5, выход которого соединен с входом блока 8 и ссоответствующим входом логического формирователя 13 команд управления; выход импульсного датчика 1 положе 3 944047 4входов координатного преобразовате"ля 2.Это устройство принципиально можетобеспечить высокую точность управления, однако в промышленных условиях 5зту точность реализовать не удаетсяпо следующим причинам: непосредственное измерение фазных составляющихпотокосцепления ротора ограничивается значительной температурной неста- . 0бильностью датчиков и сложностью ихвстройки в двигатель, широкое применение импульсных датчиков положения приводит к необходимости осуществлять коррекцию Формирователя сигнала 15линейной комбинации ошибки по положеию и ее производных при помощи сигала о моменте двигателя, которыйв этом устройстве не формируется. Кро-1того, указанное устройство имеетюсхему формирования команд управления, содержащую аналоговый координатный преобразователь и аналоговый преобразователь числа фаэ. Все .это снижает точность и надежность устройства и ограничивает область его применения,Цель изобретения " повышение точности и надежности управления электродвигателями переменного тока. 30Указанная цель дсстигаетсябтем,что в устройство для управления электродвигателем переменного тока в сле"дящем режиме, содержащее преобразо-.ватель энергии на ключевых элементах, З 5импульсный датчик положения ротора,два формирователя сигнала линейнойкомбинации ошибки управления и еепроизводных, выходы которых соединены с входами двух узлов с нелинеййыми характеристиками типа "гистерезис", выходы которых подключены ксоответствующим входам логическогоформирователя команд управления, авыход последнего подключен к управляющему входу преобразователя энергиина ключевых элементах, преобразователь координат, введены датчик фазных токов статора, преобразовательаналог-частота, два реверсивных счетчика,.постоянный запоминающий блокзначений синуса и косинуса угла, причем входы преобразователя координатсоединены с выходами датчика токови выходами постоянного запоминающего55блока значений синуса и косинуса угла, а выходы его соединены с входомпреобразователя аналог"частота, свходом первого формирователя сигнала5 944 ния ротора соединен с входами обоих реверсивных счетчиков 5 и 6, выход второго реверсивного счетчика 6 через цифро-аналоговый преобразова, тель 7 соединен с соответствующим входом формирователя 10 сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных, выходы Формирователей 9 и 10 через узлы 11 и 12 соединены с логическим Формирователем 13 1 в команд управления.При управлении асинхронным двига". телем устройство работает следующим образом.На входы преобразователя 3 коор динат поступают сигналы о компонентах 1 1тока статора в неподвиж-ной системе координат от датчика 2 токов и значение синуса и косинуса угла 8 вектора потокосцепления рото- го ра с выхода постоянного запоминающего блока 8. На выходах преобразователя 3 ,формируются сигналы о компонентах 1 ,тока статора в системе координат, вращающейся синхронно с вектором по токосцепления ротора, Сигнал компоненты 1 ., содержащий информацию о ли-. нейной комбинации потокосцепления ро" тора и его производной, поступает на вход формирователя 9. На другой вход зе Формирователя 9 поступает сигнал о заданном потокосцеплении. Сигнал о компоненте 1, пропорциональной мо.менту двигателя, поступает на вход преобразователя 4 аналог-частота и .на корректирующий вход формирователя 10. На выходе преобразователя формируется последовательность импульсов, частота которых пропорциональна сигналу о компоненте 1 с, Выход о датчика 1 положения ротора подключен на соответствующие входы реверсивнцх счетчиков 5 и 6, на входы которых поступают также сигнал с выхода пре" .образователя 4 и сигнал о заданном перемещении 8 соответственно. На выкоде реверсивйого счетчика 5 формируется код угла положения вектора потокосцепления, который подается на ,вход постоянного запоминающего блока 8 и на соответствующий вход логического формирователя команд управления 13. На выходе реверсивного счетчика 6 Формируется сигнал ошибки управления, который через цифро"аналоговый преобразователь 7 поступает на вход Формирователя 10. Выходные сигналы формирователей 9 и 10 линейной комбиНации ошибки управления и ее про" 047 6изводных подаются на входы узлов 1 Т и 12 с нелинейными характеристиками типа "гистерезис", выходы которых подключены к соответствующим входам логического формирователя 13 команд управления. Формирователь вырабатывает релейные сигналы управления ключами преобразователя 14 энергии, который питает двигатель широтно-модулированным напряжением с величиной Оо, таким образом, чтобы в "скользящих режимах" обеспечивалось равенство нулю сигналов, сформированных в Формирователях 9 и 1 О. В этих режимах изменение во времени регулируемых параметров двигателя не зависит от параметров двигателя и параметров отдельных блоков устройства управле" ния, а определяется изменением во времени заданий на регулируемые пара" метры, а также коэффициентами, приня" тыми в линейных комбинациях, ошибок управления и их производных. В случае управления синхронным двигателем пре" образователь 4 аналог-частота отключается от входа реверсивного счетчика 5, что соответствует заданию сколь" жения, равному нулю, Угол вылета ротора двигателя регулируется изменени" ем сигнала о задании, поступающего. на вход формирователя 9В остальном работа устройства не отличается от ранее рассмотренного случая,Таким образом, за счет введения в устройство цифро-аналоговой модели асинхронного двигателя удается определить значение ряда параметров двига" теля, необходимых для организации скользящего режима, непосредственное изменение которых невозможно производить с высокой точностью. Это позволяет обеспечить высокую точность управления, определяемую в основном, точностью датчиков.Формула изобретенияУстройство для управления электро- двигателем переменного тока в следя- щем режиме, содержащее преобраэова" тель энергии на ключевых элементах, импульсный датчик положения ротора, дв; формирователя сигнала линейной комбинации ошибки управления и ее производных, вцходы которых соединены, с входами двух узлов с нелинейными характеристиками типа "гистереэис", ,выходы которых подключены к соответ"7 944 а 4 ствующим входам логического формирователя команд управления, а выход последнего подключен к управляющему входу преобразователя энергии на ключевых элементах, преобразователь координат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности устройства, в него введены датчик фазных токов статора, преобразователь аналог-частота, два реверсивв ных счетчика, постоянный запоминающий блок значений синуса и косинуса угла, причем входы преобразователя коорди" нат соединены с выходами датчика Фаз" ных токов и выходами постоянного запоминающего блока значений синуса и косинуса угла, а выходы его соединены с входом преобразователя аналог- частота, с. входом первого формирователя сигйала линейной комбинации ошиб-в ки управлейия и ее производных и с одним из.вайор второго Формирователя сигнала линейной комбинации ошибкисф; 7 8управления и ее производных, выходпреобразователя аналог-частота соединен с входом первого реверсивногосчетчика, выход первого реверсивногосчетчика соединен с входом постоянно"го запоминающего блока значений синуса и косинуса угла и с соответствующим входом логического формирователякоманд управления, выход импульсногодатчика положения соединен с входамиобоих реверсивных счетчиков, выходвторого реверсивного счетчика черезцифро"аналоговый преобразователь соединен с соответствующим входом формирователя сигнала линейной комбинацииошибки управления и ее производных. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент ФРГ Ю 1941312,кл. 21 с 59/36, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР Мф 2463656, кл. Н 02 Р 7/42, 1977..о комитета СССий и открытийаушская набУ д. 4/5 Проектная, город,Составител Волощк Техред Е, Х Тираж 721 НИИПИ Государственно по делам изобретен 035 Москва Ж"35 Р ал ППП "Патент", г.