Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем

(191 (11 5 4 Н 02 Р 5/ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ дователь й техни- институт тельство СССР/34, 1970. ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ(56) Мейстель А.М., Найдис В.А.,Херсонский Ю,И, Комплектные тиристорные устройства для управления асинхронными злектроприводами, М,: Энергия, 1971, с.45,Авторское свидеУ 365789, Н 02 Р 5 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВУХ АЗНЫМ АСИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля импульсного управления исполнительными асихронными электродвигателями малой мощности следящих систем.Целью изобретения является повышениестабильности частоты вращения электродвигателя и плавности регулирования. Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем содержит управляемый ключ 1 переменноготока, управляемый выпрямитель 2 сблоком 3 формирования сигналов управления, ключ 4 постоянного тока, формирователь 6 тактовых импульсов, де1525852 литель 7 частоты, усилители 9, 10,управляемые ключи 11 и 13, сдвиговыйрегистр 12, сумматор 14, буферныйусилитель 5, блок 5 управления, Приреализуемом в устройстве импульсномуправлении средняя частота вращениядвигателя в установившемся режимезависит не только от постоянных вреИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для импульсного управления исполнительными асинхронными электродвигателями малой мощности следящих систем. Цель изобретния - повышение стабильности частоты вращения электродвигателя и плавности регулирования.На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2, 3 - временные диаграммы, поясняющие его ра боту; на Фиг, 4 - регулировочная характеристика электродвигателя,Устройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем содержит управляемый ключ 1 переменного тока, управляемый выпрямитель 2 с блоком 3 Формирования сигналов управления, управляемый ключ 4 постоянного тока, блок 5 управления, формирователь 6 тактовых импульсов, делитель 7 частоты, дешифратор 8, первый и второй усилители 9, 10, Дешифратор 8 составлен из К первых управляемых ключей 11, сдвигового регистра 12 Сф п выходами, п вторых управляемых клю чей 13, сумматора 14 с и входами и буферного усилителя 15, выход которого образует выход дешифратора 8, Вход управляемого ключа 1 переменного тока предназначен для подключения к пи тающей сети, а его выход - для подключения к обмотке 16 управления электродвигателя 17. Вход управляемого выпрямителя 2 предназначен для подключения к питающей сети, а выход через управляемый ключ 4 постоянного тока - к обмотке 16 управления электродвигателя 17, Вход формирователя 6 тактовых импульсов предназначен для подключения к питающей сети, выход форми 55 рователя 6 тактовых импульсов соединен со входом делителя 7 частоты, выполненного с К каскадами деления. Каждый из К выходов делителя 7 часмени в период разгона и торможенияи от заполнения периода импульсногоуправляющего сигнала, но и от структуры сигнала, При одинаковых постоянных времени разгона и торможения двигателя устройство обеспечивает 33 ступени регулирования при восьмиразрядном управляющем коде, 4 ил., 1 табл. тоты соединен с соответствующими иэК информационных входов дешифратора8, образованных первыми выводами Кпервых управляемых ключей 11, вторыевыводы которых объединены и соединены с информационным входом сдвигового регистра 12, управляющий вход которого образует перВый управляющийвход дешифратора 8, Каждый из и выходов сдвигового регистра 12 черезсоответствующий из и вторых управляемых ключей 13 соединен с соответствующими из и входов сумматора 14,выход которого соединен с входом буФерного усилителя 15, Выход дешифратора 8 через усилитель 9 соединен суправляющим входом ключа 1 переменного тока и с входом второго усилителя10, выход которого подключен к управляющему входу ключа 4 постоянного тока, Управляющие входы К первых и пвторых управляемых ключей 11, 13 образуют соответственно К вторых и итретьих управляющих входов дешифратора 8, Вход блока 3 формирования сигналов управления, первый управляющийК вторых управляющих и п третьих управляющих входы дешифратора соединены с соответствующими выходами блока 5 управления. Блок 5 управленияможет быть выполнен в виде датчика18 частоты вращения, блоков 19 и 20дифференцирования и интегрирования,аналого-цифрового преобразователя21, цифрового процессора 22 и блока 23 распределения и усиления сигналов управления, выходы которого образуют выходы блока 5 управления.Устройство для управления двухфаз ным асинхронным электродвигателем работает следующим образом.Напряжение питающей сети (кривая А на фиг. 2) подается на вход формирователя 6 тактовых импульсов, на вход управляемого ключа 1 переменного тока5 1525852 6и на вход управляемого выпрямителя 2, через управляемый ключ 4 постоянногоФормирователь 6 тактоных импульсов с тока подается кусочно-постоянное напомощью содержащегося в нем нуль-орга- пряжение с выхода управляемого выпряна вырабатывает последовательность мителя 2 (кривая Р, фиг. 3), Надежтактовых прямоугольных импульсон (кри- ная работа управляемого ключа 4 постовая Б на фиг. 2), которые поступают янного тока обеспечивается вторымна делитель частоты 7, содержащий нес- усилителем 10, на вход которого поколько (К) каскадов деления (напри- ступает сигнал с первого усилителя 9мер 1:1, 1:2, 1:4, 1:8), а затем че О (кривая Н, Фиг, 3). Изменение велиреэ первые управляемые ключи 11, уп- чины выходного постоянного напряжеравляемые цифровым процессором 22 че- ния управляемого выпрямителя 2 длярез блок 23 распределения и усиления динамического торможейия производитсигналов на информационный вход сдви- ся с помощью блока 3 формированиягающего резистора 12, Сдвигающий ре сигнала управления, управляемого цифгистр 12 обеспечивает на каждом из раным процессором 22 через блок 23своих и выходов; подсоединенных к и распределения и усиления сигналов,вторым управляемым ключом 13, получе- Одним из вариантов обеспечения рение отрицательных импульсов напряже- жима стабилизации частоты вращенияния, сднинутых друг относительно дру при слабых возмущающих воздействияга на период следования трактовых пря- является сравнение выходного сигналамоугольных импульсов (кривые В-К, ца датчика частоты вращения 8 с некотофиг, 2). Для представления управляю- рым заданным (эталанным) значением сщего сигнала в дваичцай форме, а сле- помощью цифрового процессора 22 и давательно, удобства сопряжения де формирование соответствующего данной шиФратора 8 с циФровым процессором 22 частоте вращения кодо-импульсногоотрицательные прямоугольные импульсы набора участков сицусоидального исо сдвигающега регистра 1, через и постоянного напряжения питания обматвторых ключей 13, управляемую цифра- ки управления 16 (например, кривая Р,ным процессором 22, через блок 23 30 Фиг, 3), Улучшение качества переходраспределения и усиления сигналов по- ных процессов по скорости двигателя ступают на сумматор 14, на выходе ко- при сильных возмущениях обеспечиватораго формируется периодически по- ется при использовании в блоке 5 упвторяющаяся последовательность пря- ранления обратной связи по проиэвадмоугапъцых импульсан, структура кото- цой от частоты вращения, формируемой Р р деляется последовательностью на ныхаде блока 19 дифференцирования.35подключения входов сумматора 14 к вы- Программное торможение (остановка)ходам сдвигового регистра 12 через двигателя 17 в соответствии с заданвторые управляемые ключи 13 (кривая цым угловым перемещением его вала Л на фиг 2)ф г, 2). Формированныи импульсобеспечивается с помощью блока 20 цый сигнал поступает ца буферный уси- интегрирования,.выходной сигнал котопитель 15 обеспечивающий работу де- рого поступает на вход цифрового прошифратора 8 на низкоомцую нагрузку, цессара 22 для обработки и формироСледящий сигнал с буферного усилите- вания соответствующих команд,ля 15 (к иная И фи 3)( риная И, Фиг, 3) поступает 45 Конкретный алгоритм работы устройна вход первого усилителя 9, который стна обеспечивается соответствующей усиливает сигнал, це меняя его формы программой, заложеной в цифровой про( р, Фиг, ) для надежной раба- цессар, и мажет иэмецяться путем пе(к иная Н Л ч)ты управляемого ключа 1 переменного репрограммирования последнего, тока, включенного последовательно с 50 Возможны други нарианть: построеобмоткой управления 16 исполнитель- ния цепей обратной связи па скорости, ного двигателя 17. Напряжение ца выхо- ускорению и положению вала двигателя, де управпяемага ключа 1 переменного например, на основе импульсного даттока (на обмотке упранления 16 ис- чика скорости, который можно цепосредпапцительцого двигателя 17) имеет пре- ственно сопрягать с цифровым процсрывисто-сицусоидальцую форму (кривая сором 22 без промежуточного аналого- О, фиг. 3)Для обеспечения режима цифрового преобразователя 21динамического торможения двигателя В данном устройстве управления 17 в паузах ца обмотку управления 16 ,асинхронным двигателем па сравнениюс прототипом достигается увеличениеплавности регулирования и стабильности частоты вращения вала двигателя,Это объясняется тем, что при описаномимпульсном управлений средняя скоростьв установившемся режиме зависит нетолько от постоянных времени в периоды разгона и торможения двигателя иот заполнения периода импульсного управляющего сигнала, как в прототипе,но и от структуры сигнала,Соотношение между периодом напряжения двигателя Т и периодом импульсного управляющего сигнала кода Т,при котором обеспечивается удобноесопряжение с ЭВМ, определяется выражениемТ = 2 Т,где Т- целое число, 20Реализация преимуществ предлагаемого импульсного управления по сравнению с прототипом обеспечивается призначениях ш 2, минимальным из которыхявляется ш = 3, т.е. Т = 8 Т. 25При таком соотношении и одинаковыхпостоянных времени в периоды разгонаи торможения двигателя 17 устройствообеспечивает 33 ступени регулирования, так как при одном и том же запол 30кении средняя частота вращения определяется еще и структурой импульсногоуправляющего сигнала.В таблице приведены в двоичнойформе структуры импульсного управляю 35щего сигнала для различных козффицилентов заполнения, где 1 - соответствует импульсу, т,е. сигналу с длительностью, равной периоду питающего, ИТнапряжения 0 - пауза. Здесь:=-, 40РТгде И в .число импульсов в периоде управляющего сигнала,Структуры импульсного управляющего сигнала прототипа (номера 1, 2, 6, 4512, 21, 27, 32, 33) являются частными случаями структуры импульсных управляющих сигналов данного устройства,На фиг. 4 представлена регулировочная характеристика двигателя - зависимость средней частоты вращения в установившемся,режиме в относительныхоединицах от вида (т.е. От номера И )импульсного управляющего сигналас 5(сплошная - прототип, пунктирная - данное устройство). Для значений ш ) 3 плавность регулирования по сравнению спрототипом еще более возрастает, так как увеличивается число структур управляющих сигналов,Таким образом, изобретение позволяет повысить стабильность частоты вращения электродвигателя, повысить плавность регулирования, уменьшить пульсации мгновенной частоты вращения,Формула изобретенияУстройство для управления двухфазным асинхронным электродвигателем, содержащее управляемый ключ перемен ного тока, вход которого предназначен для подключения к питающей сети, а выход - к обмотке управления электродвигателя, управляемый выпрямитель, вход которого предназначен для подключения к питающей сети, а выход соединен с входом управляемого ключа постоянного тока, выход которого предназначен для подключения к обмотке управления электродвигателя, блок управления, первый выход которого через блок формирования сигналов управления соединен с управляющим входом выпрямителя, последовательно соединенные формирователь тактовых импульсов, делитель частоты, дешифратор и первый и второй усилители, входы формирователя тактовых импульсов предназначены для подключения к питающей сети, выход второго усилителя соединен с управляющим входом ключа Постоянного тока, второй выход блока управления соединен с первым управляющим входом дешифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности частоты вращения электродвигателя и плавности регулирования, делитель частоты выполнен с К каскадами деления и снабжен дополнительно Квыходами, дешифратор снабжен дополнительно Кинформационными входами, К вторыми управляющими входами и и третьими управляющими входами и выполнен иэ К первых управляемых ключей, сдвигового регистра с и выходами и вторых управляемых ключей, сумматора с,и входами и буферного усилителя, выход которого образует выход дешифратора, первые выводы К первых управляемых ключей образуют К информационных входов дешифратора и соединены с соответствующими К выходами делителя частоты, вторые выводы К первых управляемых ключей объединены и подключены к информационному входу сдвгового регистра, каждый иэ и выходОв которого через соответствующий иэ и вторых управляемых ключей соединен с соответствующими из п входов сумматора, выход которого соединен с входом буферно о усилителя, управляющий вход5 сдвигового регистра образует первый управляющий вход дешифратора, управляющие входы К первых и и вторых уп 1 О,1525852 оравляемых ключей образуют соответственно К вторых и п третьих управляющих входов дешифратора и соединены соответственно с К третьими и и четвертыми выходами блока управления, выход первого усилителя соединен с управляющим входом ключа переменного тока.2 3 4 5 У сигнала структуралУ сигнала структура В сигнапа структурао В сигнала структура У сигнала структура У сигнала структураФ сигнала структураф 1000000О, 1256111000000,37511101001000,37516110011000,521111110000,62526110110100,625311110111100,750 1100000000,2507110100000,3752111100000,517110101000,522111101000,62527111010100,62532111111110,875 101000000,2508110010000,37513111010000,518110100100,523111100 ООэ 62528111 111000,7503311111111 г 100 100000,2509110001000,37514111001000,51910010100,524111011000,62529111110100,750 100010000,2501 О101010000,37515110110000,520101010100,525111001100,62530111101100,7501525852 ставитель С,Позднухов Редактор В,Ковтун Техред Л.Сердюков Корректор А.Обручар 7240/52 Тира:к 551 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушскаг наб., д, 4/5Ъ ЗекаВНИИПИ ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина