Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателем

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТО РС НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУц 900397(5 г)м Кл Н 02 Р 7/42 61 оударственыЯ кфиктет СССР ио делан хзебретеикЯ к оерытиЯ(72) Авторы изобретения Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и т,щиозлектроники(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИН 1 РОННЦИ КОРОТКОЗАИКНУТЫИ ДВИГАТЕЛЕИ Изобретение относится к автоматизированным злектроприводам, а именно к частотно-регулируемым асинхрон" ным приводам со статическими преобразователями частоты и напряжения,К современным асинхронным электро приводам предъявляются повышенные требования в отношении точности регулирования и стабильности скорости вращения. Наиболее перспективным направлением повышения качества работы частотно-регулируемых приводов является построение цифровых систем управления с импульсными датчиками скорости.15Известно устройство, реализующее цифровое управление асинхронным вентильным каскадом, в котором измерение скорости осуществляется путем подсчета числа импульсов внешнего ге" О нератора за время, равное фиксированному углу поворота вала двигателя, с последующей обработкой информации в цифровом виде и формированием импульсов управления, определяющих угол зажигания вентилей 11.Недостатками устройства являются сложность реализации законов частотного управления, ограниченные возможности по регулированию скорости вращения асинхронного двигателя.Известно также устройство, реализующее способ управления частотным электроприводом, в котором поддержание постоянства абсолютного скольжения и потока двигателя осуществляется через регулятор напряжения и регулятор частоты путем суммирования сигналов, пропорциональных заданной частоте токов ротора и частоте вращения ротора 21.Недостатками данного устройства являются необходимость применения специального датчика с магнитно- электрическим сумматором, что существенно сужает область его применения, наличие аналоговых устройств, которые приводят к увеличениюпогрешности при поддержании постоянства абсолютного скольжения и потока двигателя.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство управления асинхроннымкороткозамкнутым двигателем, которое содержит преобразователь цастоты, задатчик частоты и амплитудытоков статора, сумматоры в каналезадания частоты и амплитуды, тактовый генератор, импульсный датцикскорости на валу двигателя, делительчастоты, пересчетную схему, коммутатор, фильтр управляющего напряжения, сущность его работы заклюцается в управлении скоростью двигателяпутем воздействия на частоту и амплитуду тока статора, При этом формирователь импульсов управления осуществляется с помощью датчика скорости, установленного на валу двигателя, сумматоров в канале задания частоты и амплитуды токов статора иуправляемого генератора частоты токов ротора 13.Недостатками известного устройства являются невысокая точность задания частоты вращения ротора, наличие неравномерности следования управляющих импульсов, задание частоты токов ротора в аналоговом виде, что не позволяет получать высокую точность регулирования частоты вращения ротора двигателя, Налицие делителя частоты, фильтров управляющих напряжений усложняет устройство.Цель изобретения - повышение точности регулирования скорости вращения,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство управленияасинхронным короткозамкнутым двигателем, содержащее преобразовательчастоты с каналами регулированиячастоты и тока, блоки задания частоты, тока и блоки сравнения в каждом канале, тактовый генератор, импульсный датцик скорости вращения,установленный на валу двигателя,введены блок распределения импульсов, два счетчика прямой последовательности, блок переключения кодов,выцитающий счетчик, кольцевой счетчик, при этом вход блока распределения импульсовподсоединен к выходуимпульсного датчика скорости вращения, а два выхода - к первым входамсчетчиков импульсов прямой последо.вательности, вторые входы которых подключены к первому выходу тактового генератора,два вторых выхода которого связаны со входами вычитающего и кольцевого счетчиков, выходы сцетчиков прямой последовательности через блок переключения кодов соединены с блоками сравнения в каналах 9 регулирования цастоты и напряжения,вторые входы которых подсоединены ,соответственно к выходам вычитаю:щего и кольцевого счетчиков, а выходы " к управляющим входам преобразователя частоты, причем выход бло 30 15 Ю 35 40 45 50 55 ка задания частоты соединен с выходом блока сравнения и выходом вычитающего счетчика в канале частоты, а выход блока задания токасо входом кольцевого счетчика в канале регулирования тока,На фиг.1 показана функциональнаясхема устройства для управленияасинхронным короткозамкнутым двигателем.Устройство содержит блок 1 распределения импульсов, представляющий собой логицескую схему распределения импульсов, двоичные счетчики 2 и 3 импульсов прямой последовательности, тактовый генератор 4,выполненный по схеме кварцевого автогенератора, блок 5 переключениякодов, канал регулирования частоты,состоящий из блока б сравнения цифровых кодов, вычитающего счетчика 7,блока 8 задания частоты, канал задания амплитуды токов статора, состоящий из блока 9 сравнения цифровыхкодов, кольцевого счетчика 10, блока 11 задания тока, преобразователь12 частоты, асинхронный короткозамкнутыйдвигатель 13, импульсный датци.к 11 скорости вращения, представляющий собой любой частотный датчик.8 ыходы распределительного блока 1связаны с первыми входами счетчиков2 и 3, вторые входы которых подключены к одному выходу тактовогогенератора 1, другой его выход соединен со входами вычитающего 7 икольцевого 10 счетчиков, выходысчетчиков 2 и 3 связаны через блок5 переключения кодов с первыми входами блоков 6 и 9 сравнения, вторыеих входы подключены к выходам соответственно выцитающего 7 и кольцевого 10 счетчиков. Блок 8 заданияВ канале регулирования амплитуды на первых входах блока 9 сравнения устанавливается значение Гчислового кода, соответствующее текущему значению скорости вращения. Навторые входы блока 9 сравнения поступает линейно нарастающий числовойкод с выходов кольцевого счетчика 10.формирование его осуществляется путем подачи на вход кольцевого счетчика 10 импульсов тактового генератора 4, Задание амплитуды токов статора осуществляется в двоичном кодеблоком 11 задания путем установкитребуемого числа на входах кольцевого счетчика. При достижении на выходе вычитающего счетцика 10 кода,равного Гц, на выходе блока 9 сравнения, работающего по принципу ГхГт Формируется импульс,длительйость йкоторого определяется как разность полного времени заполнения кольцевого счетчика Г гтги временного интервала Т, соответскорости вращения ротора и блок 11задания амплитуды токов статора подключены к установочным входам счетчиков 7 и 10, выходы блоков сравнения соединены с соответствующи- Юми входами преобразователя 12 частоты, выход импульсного датчика 14скорости вращения, установленногона валу двигателя 13, .соединен совходом блока 1 распределения импуль" 1 Осов, кроме того, выход блока 6 сравнения подключен к установоцному входу вычитающего счетчика 7.Импульсы (фиг.2), период следования которых пропорционален скорости вращения, поступают с датчика 14скорости вращения на блок 1 распределения импульсов, который подаетих поочередно на первые входы счетчиков 2 и 3, на вторые их входы постоянно поступают импульсы с тактового генератора 4. При этом производится счет импульсов тактового генератора соответствующим счетчикомимпульсов за контролируемый временной интервал Т . Перед каждым циклом записи осуществляется обнулениесоответствующего счетчика (2 или 3).По окончании временного интервалаТи с блока 1 поступает сигнал в щблок 5 переключения кодов, в результате чего на входах блоков 6 и 9сравнения устанавливается числовойкод, соответствующий текущему значению скорости вращения вала двигателя.Применение двух счетчиков импульсов позволяет непрерывно измерятьскорость вращения. Например, в товремя, как на счетчике 2 сохраняется предыдущее значение числовогокода, на счетчик 3 записываетсячисловой код, соответствующий новому значению скорости, после чегоблок 5 переключения кодов отключает счетчик 2 и подключает счетчик 3на входы блоков 6 и 9 сравнения,Устройство работает следующимобразом.Рассмотрим работу канала задания , частоты. На первых входах блока 6 сравнения устанавливается конечноезначение числового кода, соответствующее измеренному значению временного интервала ТиПри работе на вход вычитающего счетчика 7 непрерывно поступают импульсы с тактового генератора По достижении на выходах выцитающего счетчика 7 числа, равного аоду Г с на первых входах блока 6 сравнения, на его выходе формируется импульс, равный йо длительности половине периода частоты тактового генератора 4.Сформированный таким образом сиг" нал производит установку начального кода на выходах вычитающего счет" чика 7 и одновременно является вход ным для преобразователя 12 частоты.Приведенный в исходное состояние выцитающий счетчик 7 начинает новый цикл работы, соответствующий описанному. Таким образом, на выходе блока 6 сравнения формируется последовательность импульсов, определяющая, выходную частоту преобразователя и, следовательно, скорость вращения ротора двигателя 13. Требуемое значение выходной частоты определяется блоком 8 задания частоты, устанавли вающим необходимое начальное значение двоичного кода Гс на выходах выцитающего счетчика 7, При этом, цастота 1выходного напряжения рав- на где К - коэффициент передачи преобразователя частоты; период следования импульсов тг тактового генератора.7 90 ствующего текущей скорости вращения двигателя 13.При этом скважностьработы регулятора с учетом того, что временной интервал Т= Гц, - равнаГ- 1КС,Сигнал, снимаемый с блока 9 сравнения, поступает на вход преобразователя 12 частоты и воздействует на его выходное напряжение.Очевидно, что точность работы устройства во многом определяется стабильностью работы тактового генератора, Точность задания частоты вращения и амплитуды токов статора определяется числом разрядов соответственно вычитающего 7 и кольцевого 10 счетчиков и составляетх2 - 1 2 - 1% ф содержащее преобразователь с каналами регулирования частоты и тока, блоки задания частоты, тока и блоки сравнения в каждом канале, тактовый генератор, импульсный датчик скорости вращения, установленный на валу двигателя, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью повышенияточности регулирования скорости вращения, введены блок распределенияимпульсов, два счетчика прямой последовательности, блок переключениякодов, вычитающий счетчик, кольцевой счетчик, причем вход блока распределения импульсов вращения подсоединен к выходу импульсного датчика скорости вращения, а два выхода - к первым входам счетчиков импульсов прямой последовательности,вторые входы которых подключены кпервому выходу тактового генератора,два вторых выхода которого связанысо входами вычитающего и кольцевогоТаким образом, устройство позволяет получить высокие точностные показатели привода с асинхронным короткозамкнутым двигателем в ста" тических и динамических режимах работы, Точность задания скорости вращения ротора составляет в зависимости от частоты его питания 10 10 , при этом стабильность скорости вращения вала двигателя в статических режимах работы - 10 - 10 . Диапазон регулирования скорости составляет 1:1000.Выполнение всех блоков устройства с учетом применения интегральных микросхем средней интеграции позволяет существенно повысить его надежность и упростить изготовление. формула изобретения Устройство для управления асинхронным короткозамкнутым двигателемО ЗО 35 40 счетчиков, выходы счетчиков прямойпоследовательности через блок переключения кодов соединены с блокамисравнения в каналах регулированиячастоты и напряжения, вторые входыкоторых подсоединены соответственно к выходам вычитающего и кольцевогосчетчиков, а выходы - к управляющим входам преобразователя частоты, причем выход блока задания частоты соединен с выходом блока сравнения ивходом вычитающего счетчика в канале частоты, а выход блока задания тока - со входом кольцевого счетчика в канале регулирования тока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. РЖ "ЭЛектротехника и энерге,тика", 1977, 8 10, реф, 10, к. 57,2. Авторское свидетельство СССР И 509967 у кл. Н 02 Р 7/12, 1971,3, Авторское свидетельство СССР Иф 529537, кл. Н 02 Р 7/Й 2, 1975.