Устройство для управления электродвигателем переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1617551 А 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТО У СВ ЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРЬ 762165, кл, Н 02 К 13/03, опублик. 1980,Авторское свидетельство СССР М 1336188. кл. Н 02 Р 7/42, опублик, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УП РА ВЛ Е Н ИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобре ение относится к электротехнике, в частности к системам цифровОго управления электродвигателями переменного тока, и мэжет быть использовано в позиционных электроприводах различных механизмов, Целью изобретения является повышение энергетических показателей в устройстве для управления электродвигателем переменного тока, В зависимости от цифрового кода Ю на выходных шинах формирователя 7 появляются три цифровых сигнала; на первой 9 и второй 10 шинах - коды(5)5 Н 02 К 29/06, Н 02 Р 7 текущего значения цифровых синусоидальных сигналов 51 и 52, на третьей шине 6 - кодовый сигнал ЯЗ, определяющий базовый (постоянно подключенный к однол 1 у из полюсов источника питания на каждом коммутационном интервале длительностью в 60 эл.град) ключ управляемого преобразователя частоты, При этом две другие фазы попеременно подключаются к противоположному полюсу, Время подключения каждой из фаз определяется выходным сигналом импульсного регулятора 23, 24 тока. Изменяющая длительность подключения попеременно двух других фаз на каждом интервале (по 60 эл.град) определле 1 величину тока в этих обмотках, Ток н трегьей фазе, постоянно подключенной на интервале, определяется как сумл 1 а токов в двух других фазах. Таким образол, в фазах протекают синусоидальные токи и тем самыл 1 обеспечивается повышение энергетических показателей за счет совпадения форм фазного тока и поля индуктора. 2 зь 1,ф-лы. 7 ил., 1 табл.Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам цифрового управления электродвигателями переменного тока, и может быть использовано в позиционных электроприводах различных механизмов,Цель изобретения - повышение энергетических показателей,На фиг, 1 представлена структурно- функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема импульсного блока управления; на фиг, 3 - то же, преобразователя код - длительность; на фиг, 4 - то же, импульсного регулятора тока; на фиг. 5 - 7 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы отдельных блоков устройства.Устройство для управления электродвигателем переменного тока содержит управляемый преобразователь 1 (фиг.1) частоты, к выходам которого подключена 1 рехфазная, соединенная в звезду якорная обмотка электродвигателя 2 переменного тока, а к входам управления - выходы импульсного блока 3 управления с двумя 4,5 импульсными входами и одной шиной б кодового сигнала, к которой подключен выход цифрового формирователя 7 гармонических сигналов, снабженного входной шиной 8 задания частоты и двумя выходами 9,10 цифровых гармонических сигналов,Устройство содержит также два цифровых блока 11,12 умножения с двумя входами 13,14 и 15,16 соответственно, два преобраЗователя 17,18 код - длительность с двумя выходами 19,20 и 21,22 соответственно, два импульсных регулятора 23,24 тока с тремя входами 25 - 27 и 28 - 30 соответственно, два широтно-импульсных модулятора 31,32 с двумя входами 33,34 и 35,36 соответственно и два датчика 37,38 тока, включенные в цепи питания двух фаз трехфазной якорной обмотки эле,тодвигателя 2 переменного т; ка, выходы которых подключены к первым входам 34,36 широтно-импульсных модуляторов 3;, 32, вторые входы 33,35 ко-,орых подклю ены к вторым выходам 20,22 преобразователей 17,18 код-длительность, а выходы упомянутых модуляторов соединены с вторыми входами 26,29 импульсных регуляторов 23,24 тока, выходы которых соединены соответс 1 венно с двумя импульсными входами 4,5 импульсного блока 3 управления. Первые входы 25,28 регуляторов тока подключены к первым выходам 19,21 преобразователей 17,18 код - длительность, входы которых подключены к выходам цифровых блоков 11,12 умножения, на первые входы 13,15 которых поступает сиг 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нал задания амплитуды тока, а вторые входы 14,16 блоков умножения подключены соответственно к двум выходам 9,10 цифровых гармонических сигналов формирователя 7, старшие разряды которых соединены с третьими входами 27,30 импульсных регуляторов тока. Импульсный блок 3 управления выполнен в виде дешифратора 39 (фиг,2) с шестью выходами, на которых формируются сигналы У 1 - Уб, соединенными с шестью логическими узлами 40-45, причем вход шифратора является шиной б кодового сигнала, а выходы шести пятивходовых логических узлов являются выходами импульсного блока 3 управления. Логические узлы 40 - 45 реализуют операции:Е 1 = У 1+ У 5 71+ Уб21;Ег = У 2+ Уб г 2+ У 4 а;ЕЗ = УЗ+ У 4 22+ У 5 72;Е 4 = У 4+ УЗ Л 1+ У 2 21;Е 5=У 5+У 1 а+УЗ гг,Е 6=У 6+У 1 72+ У 2 Е 2,где Л 1, Е 2 - сигналы, поступающие с выходов регулятора тока;Е 1 - Еб - сигналы на выходах логических узлов.Каждый из шести пятивходовых логических узлов 40 - 45 выполнен в виде двух двухвходовых логических элементов И 46,47, к выходам которых подключены соответственно первый и второй входы трехвходового логического элемента ИЛИ 48,Каждый из преобразоватзлей 17,18 код-длительность выполнен в виде тактового генератора 49 (фиг.З), реверсивного счетчика 50, ВЯ-триггера 51, двух двухвходовых логических элементов И 52,53 и двухвходовогоогическоо элемента ИЛИ 54, при этом ",тановочная шина реверсивного счетчика 50 является входом преобразователя код - длительность, суммирующий и вычита-ющий входы подключены к выходам двух двухвходовых логических элементов И 52 - 53, а вход предварительной установки счетчика подключен к выходу двухвходового логического элемента ИЛИ 54, входы которого подключены к выходам прямого и обратного с ет реверсивного счетчика 50, к которым подключены 5- и В-входы триггера, к прямому и инверсному выходам которого подключены вторые входы двухвходовых логических элементов И 52, 53, первые входы которых объединены и подключены к выходу тактового генератора 49, причем прямой выход ВЯ-триггера является первым выходом 19 (или 21), а выход прямого счета реверсивного счетчика 50 является вторым выходом 20(22) преобразователя 17(18) коддлительность.Каждый иэ импульсных регуляторов 23,24 выполнен в виде двух двухвходовых логических элементов (фиг.4) ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 55,56, двух двухвходовыхлогических элементов 2 И - НЕ 57,58 и Втриггера 59, при этом выходы первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 55являются первым и вторым входами 25,26(28, 29) импульсного регулятора 23(24) тока,которые соответственно соединены с первыми входами двух двухвходовых логических элементов 2 И - НЕ 57,58, вторые входыкоторых объединены и подключены к выходу первого двухвходового элемента 55 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а к выходамподключены соответственно В- и Я-входьтриггера, выход которого соединен с первым входом второго двухвходового лоического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 56,второй вход которого является третьим входом, а выход - выходом импульсного регулятора 23 ,24) тока.Формирователь 7 гармонических сигналов содержит соединенные последовательносчетчик и перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство,Устройство для управления электродвигателем переменного тока работает следующим образом.Счетчик формирояаеля 7 гарглон 1 еских импульсов непрерывО суммирует импульсы, поступающие по шине 8 заданиячастоты, При этом на ег" вьходе появляегся линейно нарастающий циклическийцифровой код 50 (фиг.5)оторьй при заполнении счечика сбрасла ется в исходное нулевое спстоянл: Этог процесспроисходит непрерыгно,В зависимости отфг Оэого кода ЯГ) навыходных шинах форм 1 роаателя 7 появгются три цифровых сигнал: на первой 9 ивторой 10 шинах - кодь текущего значеияцифровьх синусоидальнь,х сигналов 51 иЯ 2, на третьей б шиче - кодозый сигнал бЗ,определяющий баэпвый постоянно открытый) ключ на каждом из и тервалов коммутации Т 1-Тб (фиг 5), С.;алы 51 и Я 2поступают на втооье вхо,;ы 14,16 блоков11,12 умножения де происходит их умноЖЕНИЕ : Кол аМГЛИудЬ ЯА, ПОСтуПаЮщИйна первье входы :3,15 з-,их блоков умножения.Преобразователи 17,18 код-длительность преобразуют в ходные коды блоков11,12 умножения г импльснье сигналы сфиксированной час;Отий и длитегьностью,пропорциональной .ел :е БА х 51 и ЯА х82 соответственно, и гь Оабатывают короткиеимпульсы для запуска широтно-импуль 5 10 15 20 25 1 0 10 45 50 55 пульсных модуляторов 31,32. Импульсные регуляторы 23,24 тока сравнивают длительности импульсов задания тока25 , 28) (фиг.б) с длительностями импульсов реального тока26 ( 29), поступающих с выходов широтно-импульсных модуляторов 31,32, и в зависимости от соотношений их длительностей и сигнала знака (2 И) тока. поступающего по шинам 51, 52 (старший разряд), вырабатывают выходные сигналы 24 и 25, поступающие на входы импульсного блока 3 управления. На вход 6 этого формирователя поступает код состояния ключей 53. Дешифратор 39 (фиг,2) преобразует этот цифровой код в логические сигналь У 1 - Уб (см,таблицу),Сигналы 24 и 25 и У 1 - Уб поступают на входы шес 11 пятивходогых О 1 еских уз лов 40 - 45, которые реализуют следуоще логические функции;Е 1 = У 1 . У 5 21Уб 21;Г 2 =- У 2+ Уб 22 У 4 21;ГЗ =: УЗ+ У 422У 5 2,Е 4=У 4 -УЗ 21У 2 21,Е 5 .- У 5 + У 421 - УЗ22Еб = Уб + У 1 22 - У 2 22.Вьходнье сигалы Г 1 - Гбпределах одного электрического Обопота двигателя приведены на фиг, 7. С,галы Г 1 Еб по- ступаот на входы управляемого препбра(;теля 1 ч;соты, который ,Ом;,у.",;р.е 1 фазые обгО 1 ки трехфазного дв 1 гател таким образом, что в них протекают ток 1, изменяощиеся по закону синуса.Электрический оборот вала злеглроднигателя разбит на шес 1 интервалов Г 1-Тб (риг.7) коммутзции го 60 эл.град. (, г,71, г течение ;аждого из которых одна из фаз трехфазной соединеной в звезду якор сй Обмотки электродвигателя постоянно подлОчена либо к положтельноу, либо г игрицательному полюсу источника итзия, в го врег:,я как две другие фазы поперемоо подклочзотся к протвоположоу полО- су, Е 3 регя подклочения каждой из фаз Опреде.ляется выхоым сигналом импул сО О регулятора 2 З,И тока, ПОлярность О.;ключения постояНО подключе Ои нг .аждГм интервале фазы определяет оправлене 1 ротекания тока, а из 1 е яощаяся дл 1 тсльность подключения двух других фаз к проти- ВОПОЛОжНОМУ ПОЛОСУ ИСтОЧНИКа ГйтаНИЯ определяст величиу тока в этих обмотках.Таким образом, за счет формирования фазных токов синусоидальной формы повышаотся энергетические показатели.Формула изобретеия 1. Устройство для управления электродвигателем переменного тока, содержащееуправляемый преобразователь часто; ы свыходом для подключения к трехфазнойякорной обмотке электродвигателя переменного тока, входы управления преобразователя частоты соединены с выходами 5импульсного блока управления с двумя импульсными входами и одной входной шинойкодового сигнала, к которой подключен соответствующий выход цифрового формирователя гармонических сигналов, 10снабженного входной шиной задания частоты и двумя выходами цифровых гармонических сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения энергетических показателей,дополнительно введены два цифровых блока умножения с двумя входами,два преобразователя код - длительность сдвумя Выходами, два импульсных регулятора тока с тремя входами, два широтно-импульсных модулятора с двумя входами и два 20датчика тока для включения в цепи питаниядвух фаз трехфазной якорной обмотки электродвигателя переменного тока, выходы которых подключены к первым входамширотно-импульсных модуляторов, вторые 25входы которых подключены к вторым выходам преобразователей код - длительность, авыходы соединены с вторыми входами импульсных регуляторов тока, выходы которыхсоединены с двумя импульсными входами 30импульсного блока управления, а первыевходы регуляторов тока подключены к первым выходам преобразователей код - длительность, входы которых подключены квыходам цифровых блоков умножения, пер-, 35вые входы которых служат для задания амплитуды тока, а вторые входы подключенысоответственно к выходам цифровых гармонических сигналов формирователя,старшие разряды которых соединены с 40третьими входами импульсных регуляторовтока, при этом блок импульсногоуправления выполнен В виде дешифратора с шестьювыходами и шести пятивходовых логическихузлов, причем выходы дешифратора связэны с входами шести пятивходовых логиче.ских узлов, реализующих функции:Е 1 = У 1+ У 5 71+ Уб Л 1.Е 2 =У 2+ Уб 72+ У 4 Л 1;ЕЗ=УЗ+ д Л+У Л,50Е 4 = У 4 + УЗЕ 1 + У 2Е 1;Е 5= У 5+ У 1 Е 1+ УЗ 22;Еб = Уб ф У 1 72+ У 2 72,вход дешифратора является входной шиной кодового сигнала, а выходы шести пятивходовых логических узлов являются выходами импульсного блока управления, где У 1 - Уб - сигналы на выходах дешифратора; Л 1-Е 2 - сигналы на выходах регуляторов тока,2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что преобразователь код - длительность выполнен в виде тактового генератора, реверсивного счетчика, ЙЯ-триггера, двух двухвходовых логических элементов И и двухвходового логического элемента ИЛИ, при этом установочная шина реверсивного счетчика является входом преобразователя код - длительность, суммирующий и вычитающий входы подключены к выходам двух двухвходовых логических элементов И, а вход предварительной установки подключен к выходу двухвходового логического элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам прямого и обратного счета реверсивного счетчика, к которым подключены Я- и В-входы триггера, к прямому и инверсному выходам которого подключены вторые входы двухвходовых логических элементов И, первые входы которых объединены и подключены к выходу тактового генератора, причем прямой выход ВЯ-триггера является первым выходом, а выход прямого счета реверсивного счетчика является вторым выходом преобразователя код - длительность,3, Устройство поп.1, отл и ц а ю щеес я тем, что импульсный регулятор тока выполнен в виде двух двухвходовьх логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, двух двувходовых логических элементов 2 И-НЕ и КЗ-триггера, при этом входы первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются первым и вторым входами импульсного регулятора тока, которые соответственно соединены с первыми Входами дВух дВухВходовых логических цементов 2 И - НЕ, вторые входы которых объединены и подключены к выходу первого двухвходового логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. э к выходам - подклюцепь 1 ссотзетственнп К- и Я-входы триггера. выход которого соединен с первым входом второго двухвходового логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является третьим входом, а выход - выходом импульсного регулятора тока.1617551 И(Я Составитель М.Сон Техред М.Моргента Корректор В. Гирня едактор М.Келе оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 4124 Тираж 441 ВНИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноебретениям и открытиям при ГКаушская наб., 4/5