Устройство для управления электродвигателем с переменной реактивностью

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 9) (11) 02 К 2914 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТ едовательскийи технологичеостроенияв и Я.Б, Тубис Зсезпу Р.М., йег Сомго 1 о 1 Е Тгапзаст 1 опз 1. 1 А - 22. М 4,1597790, кл ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ, цу/Ац 9 цзт 1986.Патент ВеликобританииН 02 Р б/02, 1978,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ РЕАКТИВ НОСТЬ О(57) Использование: в приводах общепро мышленных механизмов и станков, Сущ ность: сигнал датчика 1 скорости преобразуется в код скорости преобразователем частота-код и поступает на контроллер 6, который вычисляет величины углов задержки и включения и заносит их в регистры задержки 7 и включения 8, Из сигналов датчика 4 положения ротора формирователь импульсов сброса вырабатывает сигналы сброса для счетчика 3 угла, который формирует код углового положения ротора. Этот код сравнивается в схемах задержки 9 и включения 10, которые вырабатывают сигналы эадержки и включения для схем 1113, состоящих из элементов И 14. 15 и ИЛИ 16, Так обеспечивается поддержание соответствующего соотношения между частотой вращения и значениями углов задержки и включения, что позволяет получить высокие энергетические характеристики привода с электродвигателем с переменной реактивностью, 3 ил,Изобретение относится к электротехни- рому выходу - вход регистра включения,ке и может найти применение в приводах датчик положения ротора электродвигатеобщепромышленных механизмов и приво- ля, каждый выход которого соединен с пердах станков. вым входом схемы управленияИзвестны устройства управления элек. одноименной фазы двигателя, схемы сравтродвигателем с переменной реактивно- . нения углов задержки и включения, в негостью, содержащие цифровой регулятор введеныимпульсныйдатчикчастотывращеуглов, в котором используется датчик поло- ния ротора электродвигателя, преобразоважения ротора и устройство умножения час- тель частота - код, вход которого соединентоты. 10 с выходом импульсного датчика частотыНедостатком известных устройств явля- вращения, а выход - с входом контроллера,. ется сложность реализации умножителя ча- двоичный счетчик угла,первый вход которостоты и низкая динамическая точность го соединен с выходом импульсногодатчикаНаиболее близким по,технической сущ- частоты вращения, формирователь импульности к изобретению является устройство 15 сов сброса, который своими входами подуправления электродвигателем с перемен- ключен к выходам датчика положенияной активностью, содержащее контроллер, ротора, а выходом - к второму входу двоичк первому выходу которого присоединен ре- ного счетчика угла, первые входы схем сравгистрзадержки,аквторому - регистрвклю- нения углов задержки и включениячения, датчик положения ротора, каждый 20 соединены с выходом двоичного счетчикавыход которого соединен с первым входом угла, а их вторые входы - с выходами регисхемы управления соответствующей фазой стров задержки и включения соответствендвигателя. но, выходы схем сравнения углов включенияУстройство управления электродвига- и задержки подключены к второму и третьтелем с переменной реактивностью выраба ему входам схем управления фазами двигатывает сигналы управления силовыми теля, а к четвертым входам каждой схемыключами преобразователя, питающего об-управления фазами подключен выходдатчимотки электродвигателя, в соответствии с ка положения ротора,.сигнал которого от. угловым положением ротора, стает от сигнала выхода датчика положенияЗначения угловых положений включе ротора, подключенного к первому входуния-выключения каждой фазы электродви- этой же схемы управления фазами, на фазо. гателя изменяется в соответствии с вый угол О, равный отношению числа 2 д кчастотой вращения ротора с целью оптими- произведению числа пар полюсов ротора рзации энергетических характеристик и в ча- и числа фаэ статора п,стности КПД, 35 Введение импульсного датчика скороНедостатком устройства является то, сти позволяет увеличить точность измеречто вычисление частоты вращения иуглово- ния частоты вращения и угловогого положения ротора выполняется с ис- . положения ротора, а также использоватьпользованием сигналов датчика положения сигналы с выхода импульсного датчика скоротора, на каждом из выходов которого Фор рости для непосредственного определениямируется 2 р импульсов на один оборот (р - углового положения ротора, что позволяетчисло пар полюсов ротора, для трехфазного повысить энергетические характеристикидвигателя р = 2, для четырехфазного р = 3). устройства.Низкая разрешающая способность дат- На фиг. 1 представлена блок-схема устчика положения ограничивает диапазон и 45 ройства управления электродвигателем сточность измерения частоты вращения и уг- переменной реактивностью; на фиг. 2 - дилового положения ротора, что ухудшает аграммы изменения индуктивности в фазахэнергетические и динамические характери- трехфазного электродвигателя, диаграммы,стики привода, Для повышения разрешаю- сигналов на выходах датчика положения рощей способности приопределенииуглового 50 тора и.сигналы на выходах управления фаположения ротора используется весьма зами двигателя; на фиг. 3 - упрощенныйсложно реализуемая схема умножителя ча- вариант конструкции трехфазного электростоты. двигателя с переменной реактивностью; наЦелью изобретения является улучше- фиг. 4 - диаграммы тока и момента для рениеэнергетическиххарактеристикпривода. 55 жимов работы беэ регулирования угловУказанная цель достигается тем, что в включения-выключения (а) и с регулироваустройство для управления электродвигате- кием б).лем с переменной реактивностью, содержа- Устройство состоит из импульсного датщее контроллер, к первому выходу которого чика 1 скорости, преобразователя 2 частотаподключен вход регистра задержки, а к вто- - код, двоичного счетчика 3 угла, датчика 4положения ротора, формирователя 5 импульсов сброса, контроллера 6, регистра 7задержки, регистра 8 включения, схем сравнения углов задержки 9, включения 10, схемуправления фазами 1113, состоящих из 5элементов И 14, 15 и ИЛИ 16.Устройство работает следующим образом,Датчик 4 положения ротора формируетсигналы ОА, ОВ, ОС в соответствии с положением ротора элекродвигателя, диаграммы следования импульсов на выходахдатчика 4 положения и изменения индуктивности в фазах показаны на фиг, 2,Ширина импульсов ОА, ОВ, ОС для 15трехфазного двигателя равна 30.По переднему фронту сигналов ОА. ОВ,ОС формирователем 5 вырабатываются импульсы сброса, поступающие на вход сброса двоичного счетчика 3 угла, Двоичный 20счетчик 3 угла формирует код углового положения, ротора из сигналов от импульсногодатчика 1 скорости.Преобразователь 2 частота - код определяет величину кода скорости поступающего на контроллер 6. Контроллер 6 всоответствии с кодом значения скоростивычисляет величины углов задержки и включения и заносит их в регистры задержки 7 ивключения 8 соответственно, В результате 30сравнения значений кодов в двоичном счетчике угла и в регистрах задержки 7 и включения 8, схемы сравнения углов задержки 9и включения 10 вырабатывают. сигналы задержки рз и включения фекл, поступающие 35на второй и третий, входы схем управленияфазами электродвигателя.Каждая из схем управления фазами дви- .. гателя вырабатывает из сигналов положения ротора, углов задержки и включения 40сигнала разрешения включения одной изфаз двигателя А, В, С.Алгоритм работы, определяемый контролером 6, состоит в том, что при низкихскоростях работы через фазу двигателя протекает постоянный ток только на участкахнарастания индуктивности в фазе, При этомобразуется двигательный момент, вычисляемый по формуле50М= - С22 где - ток в фазе двигателя;С = -- коэффициент пропорциональб 1 55б 6ности.С увеличением числа оборотов ротора для компенсации снижения момента на участке нарастания тока в фазах.статора уменьшается значение угла задержки в регистре 7 с целью обеспечения нарастания тока в фазах до начала участка нарастания тока в фазах до начала участка нарастания индуктивности. Это обеспечивает увеличение среднего значения момента двигателя как показанс на фиг. 4, где изображены диаграммы тока и момента, образуемого фазой двигателя при постоянной скорости вращения.Регулирование угла выключения обеспечивает снижение тормозящего момента, образующегося на участке уменьшения индуктивности, за счет конечного времени убывания тока в фазе электродвигателя.Высокие энергетические характеристики привода с электродвигателем с переменной реактивностью обеспечиваются поддержанием соответствующего соотношения между частотой вращения и значениям углов задержки и включения. Повышение точности изменения частоты вращения и углового положения ротора, а также уменьшение периода изменения позволяет улучшить энергетические характеристики привода в динамических режимах.Предлагаемое устройство управления электродвигателем с переменной реактивностью по сравнению с известным имеет лучшие энергетические характеристики в динамических режимах работы,Формула изобретения Устройство для управления электродви- гателем с переменной реактивностью, содержащее контроллер, к первому выходу которого подключен вход регистра задержки, а к второму выходу - вход регистра включения, датчик положения ротора электродвигателя, каждый выход которого соединен с первым входом схемы управления одноименной фазы двигателя, схемы сравнения углов задержки и включения, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, в него введены импульсный датчик частоты вращения ротора электродвигателя; преобразова-тель частота - код, вход которого соединен с выходом импульсного датчика частоты вращения, авыход - с входом контроллера, двоичный счетчик угла, первый вход которого соединен с выходом импульсного датчика частоты вращения, формирователь импульсов сброса, которыи своими входами подключен к выходам датчика положения ротора, а выходом - к второму входу двоичного счетчика угла, первые входы схем сравнения углов задержки и включения соединейы с выходом двоичного счетчика угла, а их вторые входы - с выходами регистров задержки и включения соответственно, выходы схем. сравнения углов включения и задержки подключены к второму и третьему входам схем управления фазами двигателя, а к четвертым входам каждой схемы 5 управления фазами подключен выход датчика положения ротора, сигнал которого отстает от сигнала выхода датчика положения ротора. подключенного к первому входу этой же схемы управления фазами, на фазо 2 лвый угол 0"р п 3где р - число пар полюсов ротора;гп - число фаз статора.1746483 едактор Н,Рогулич Р д, Р Корректор М.Пож ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина Производственно-и Составитель Д,СусловТех е М,Мо гентал каз 2401 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035,.Москва, Ж, Ра.Подписноетениям и открытиям при ГКНТ кая наб 4/5