Устройство для формирования фазных сигналов обратной связи по току в электроприводе переменного тока (его варианты)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТЬРСКЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 231280 (21) 3222696/24-07 (51) М, КП,З с присоединением заявки Йо Н 02 Р 5/34 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытиИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФАЗНИК СИГНАЛОВ ОБРАТНОЙ ВЯЗИ ПО ТОКУ В ЭЛЕКТУОПРИЭОЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (ЕГО ВАРИАНТЫ)Зщ "Изобретение относится к электро" технике, в частности к устройствам управления электроприводами переменного тока, и может быть использовано, например, для формирования Фаэных сигналов обратной связи по току при частотно-токовом управлении.Известно устройство для формирования сигналов обратной связи по току в электроприводе переменного тока, содержащее в каждой Фазе измерительные .трансформаторы тока 11 3Недостатком такого устройства яв-. ляется ограниченный частотный диапазон измеряемых токов.Наиболее близким к изобретению является устройство для Формирования фазных сигналов обратной связи по току в электроприводе переменного то,ка, содержащее в каждой Фазе магнит" ный усилитель с измерительной обмоткой, обмоткой смещения и четырьмя дроссельными обмотками, связанными с источником переменного напряжения,; выходная обмотка которого имеет среднюю точку, и двумя диодными цепями, общая точка которых соединена со входом операционного усилителя, а через нагруэочный резистор - с общей точной устройства, при этом обмотки смещения в фавах соединены последовательно и подключены через управляемый источник постоянного тока к задатчику тока,аервая и вторая дроссельные обмотки акаочены встречно началами,конец первой соединен с одним иэвыводов выаЭЕюй обмотки источникапеременневО напряжения, а конец второй - с верЭой диодиой цепью 2).Извеотиее Устройство может Функционировать в,щкроком диапазоне частот, однако характеризуется конструктивной сла(щестьв,.определенной применением феааых реверсивных магнитных усилнФФЭЕ, каждый иэ которыхвыполнен нЕ четырех магнитопроводахи содержит 7 воотовьте схемы выпрямления с болъщйй числом выпрямительныхэлементов.Целью изобретения является упрощение устройства эа счет использования в фаЭах простых нереверсивныхмагнитных усилителей.Укаэанная цель достигается тем, 25 что устройсвао для формирования Фазных сигиалоа обратной связи по токув электюпфйВрде переменного токаснабжено блаием сюачетрирования сдвумя вхеддмй и фаэнымн выходами, а 30 магнитный уовФщтель в каждой Фазе974536 обмотками 10-12. Дроссельные обмотки4-6 через диоды 13-15 подключенык соответствующим резисторам 1618 нагрузки, а также к источнику 19переменного напряжения с ныходнойобмоткой 20. Обмотки 7-9 смещениясоединены последовательно и подключены к средней точке выходной обмотки 20 источника переменного напряжения, а также к управляемому источнику 21 постоянного тока, выполненномув виде магнитного усилителя с дроссельными обмотками 22, обмоткой 23управления, диодами 24 и токозадаю,щим резистором 25. Источник 21 постоянного тока содержит также дроссель 16. Обмотка 23 управления черезрезистор 25 подключена к выходам задатчика 27 тока. Выходы магнитныхусилителей 1-3 через резисторы 2830 подключены к инвертирующим входамоперационных усилителей 31-33, в обратных цепях которых включены резисторы 34-36. Неинвертирующие входы На фиг. 1 и 2 представлены электрические схемы вариантов устройства для формирования фазных сигналов60 обратной связи по току.Устройство содержит фаэные нереверсивные магнитные усилители 1-3 с дроссельными обмотками 4-6, обмотками 7-9 смещения, измерительными 65 выполнен на двух магнитопроводах, на первом из которых размещены первая и третья, а на втором - вторая и четвертая дроссельные обмотки, третья и четвертая дроссельные обмотки включены встречно концами, начало третьей соединено со вторым выводом выходной обмотки источника переменного напряжения, начало четнертой - со второй диодной цепью, причем каждая иэ диодных цепей составлена из одного 10 диода, а к общей точке диодных цепей диоды подключены однополярными выводами, при этом. входы фазных операционных усилителей соединены с фазными выходами блока симметрирования, пер вый вход которого подключен к средней точке выходной обмотки источника переменного напряжения, второй - к общей точке устройства, а блок симметрирования состоит из резистора обратной связи, подключенного между его входами, и симметрирующих резисторов, подключенных между его первым входом.и фазными выходами.Согласно второму варианту выполнения устройства оно снабжено блоком симметрирования с фазными входами и выходами и входом смещения, а магнитный усилитель в каждой фазе выпол. нен на двух магнитопроводах, на первом из которых размещены первая и третья, а на втором - нторая и четвертая дроссельные обмотки, третья и четвертая дроссельные обмотки включены встречно концами, начало третьей соединено со вторым выводом З 5 выходной обмотки источника переменного напряжения, начало четвертой со второй диодной цепью, причем каждая из диодных цепей составлена из одного диода, а к общей точке 40 диодных цепей диоды подключены одно- полярными выводами, при этом выход эадатчика тока подключен к входу смещения блока симметрирования, фазные входы которого подключены к 45 выходам фазных операционных усилителей, фаэные выходы - к входам этих операционных усилителей, а блок сим" метрирования состоит из резистора смещения и фазных цепей, содержащих по два последовательно включенных симметрирующих резистора, .крайними точками подключенных между соответствующими его фазными входами и выходами, а средними точками через резистор смещения - к его входу смещения.1 операционных усилителей 31-33, выноды резисторов 16-18 нагрузки и один из выходов задатчика 27 тока соединены с общей точкой 37 устройства.Устройство в первом варианте (фиг. 1) содержит блок 38 симметриро-, вания с входами 39-40 и фазными выходами 41-43. Блок 38 симметрирования содержит резистор 44 обратной связи, включенный между входами 39, 40, и симметрирующие резисторы 45-47, включенные между входом 39 и фазными выходами 41-43. Вход 39 блока симметрирования соединен со средней точкой выходной обмотки 20 источника переменного напряжения, а вход 40 - с общейточкой 37 устройства. Устройство во вторым варианте фиг. 2) содержит блок 38 симметрирования с входом 48 смещения, фазными входами 49-51 и фазными выходами 52- 54. Выход эадатчика 27 тока подключен ко входу 48 смещения блока 38 симметрирования, фазные входы 49-51 которого соединены с выходами операционныхусилителей 31-33, а фаэные выходы52-54 - с входами этих же усилителейБлок 38 симметрирования состоит изрезистора 55 смещения и фазных цепей,содержащих по два последовательновключенных симметрирующих реэистОра56 и 57, 58 и 59, 60 и 61. Крайниеточки резисторных цепей 56 и 57, 58и 59, 60 и 61 подключены между выходами и входами 52 и 49, 53 и 50, 54 и 51 блока 38 симметрирования соответственно. Средние точки указанных резисторных цепей объединены и черезрезистор 55 смещения подключены квходу 48 смещения блока 38 симметрирования.Устройство, показанное на фиг.1,работает следующим образом,измеряемые Фазные токи 3, 3 ь, 3 с протекают по обмоткам 10-12 магнитных усилителей 1-3. По обмоткам 7-9 смещения протекает ток 3 , поступающий с выхода управляемого источника 21 тока и определяемый величиной напряжения О на выходе задатчика 27 тока. В устройстве необходимо выполнять условие3 см смЗмакс 1 п(1) где Э " максимальное амплитудноезначение измеряемых токов;Ч ,Ч- числа витков обмоток смещения 7-9 и измерительных обмоток 10-12 соответственно.Величины резисторов 16-18 составляют Й, а резисторов 28-30 - К, :причем их величины выбирают иэ условияй ю К, (2)На примере,одной фазы покажем, каким образом на,выходе операционного усилителя 31 формируется фазный сигнал О , соответствующий измеряемому фазному току Эа.Фаэный сигнал Оа с учетом условия (2) записываетсяОп " к 3 на ( 3) 1 где ток Зна в резисторе 16 нагрузки определяется по выражениюфсмна= Ч 1см+ %ДР ДРгде Ъ - число витков в дроссельныхобмотках 4 магнитного усилителя 1.Как видно иэ выражений (3) и (4) в фавном сигнале Оа содержатся сос" тавляющие, пропорциональные как измеряемому фаэному току Э, так и постоянному току смещения ЭсмС помощью введенного в устройство блока 38 симметрирования решается задача измерения составляющей, пропорциональной току Зсм смещения, и формирования соответствующего сигнала ком-. пенсации. Величина резистора 44 обратной связи в блоке Эф симметрирования выбирается равной в .", . При этом3ток 3 цс в резисторе 44, как это следует иэ схемы на фиг. 1, записывается.3 рЗна + бань + 3 нс 1 где Зь,3 - токи в резисторах 17, .18 нагрузки, выражениядля которых аналогичнывыражению (4). С учетомвыражений (4) и (5) получаеми=3 Э + щ (3 +3+Зс). (6) фс чю см аа Так как для трехфазной системытоков 3 а, .3 ь, 3 справедливо 3 + 3 ь+3 = 0, то иэ выражения (6) получаем ток 3 ос обратной связи74Э =3 Зсм., 1 ч 1РСигнал Оос в блоке 38 симметрирования в соответствии с выражением (7) и выбранной величиной резистора 44 записывается15При выборе величин симметрирующих резисторов 45-47, равных величинам резисторов 28-30, т.е. Вт, фаззый сигнал Оа на выходе усилителя 20 31 определяется выражением4Э"1"3 чи О --- 3 (9) АР 30где й - величина резистора 34 обратной связи усилителя 31.35 Из выражения (9) следует, что сигнал Оа на выходе усилителя 31 соответствует измеряемому току 3 а . Выражения для фаэных сигналов О 6, Оаналогичны выражению (9).В устройстве, показанном на фиг.1,точность-.компенсирования составляющей, пропорциональной току смещенияЗсм, а следовательно, и точностьвыполнения соотношения (9) не зави 45 сят от погрешностей задания токасмещения источником 21 управляемоготока, так как сигнал компенсированияОосформируемый в блоке симметриро вания, всегда соответствует реальному току смещения, протекающему вобмотках 7-9 магнитных усилителей.В устройстве, показанном нафиг. 2, для компенсирования составляющей, пропорциональной току смеще 55,ния 3 , используется напряжение Осм- на выходе эадатчика 27 тока, определяющего величину тока 3 с на выходе,источника 21 тока. Погрешности задания тока 3 см в указанной схеме компенсируются введением отрицательной60 обратной связи по постоянной состав,ляющей, охватывающей операционныеусилители 31-33 и состоящей из резисторов 56-61Напряжение Осм поступает на вход ,65 48 смещения блока 38 симметрирования, 974536Как следует йз схемы на фиг. 2, Фаз" ный сигнал О на выходе операционного усилителя 31 может быть записан9 йО =-О -- О -(1 аа а о огде й - величина симметрирующих рефэисторов 56-61, выбираемаяравной величине резистора. 55 смещенияОо - напряжение в общей точкерезисторов 56-61 в блоке38 симметрирования, определяемое выражениемОо ч (см+аф "1,+о,), Р") 1 О Подставляя выражения (3),(4),(11)в выражение (10) находим,что фазныйсигнал Оа соответствует измеряемомутоку 3 а по выражению (9), если напряОжение Ом на выходе задатчика 27 то",Ка выбирается по условию ч Р 1 Р 4 асм Я АР 25 При выполнении условия (12) выражения для фазных сигналов О, Ос также аналогичны выражению (9).30В устройстве, показанном на фиг. 2, средняя точка выходной обмотки 20 источника переменного напряжения соединена с общей точкой 37 уст" ройства, Это обуславливает более высокую помехоустойчиность схемы н сраннении со схемой на Фиг. 1, а также возможность использования одной выходной обмотки 20 при Формировании сигналов обратной связи по току в 1 нескольких трехфазных цепях. 40 Таким образом, в устройстве, варианты которого представлены на фиг. 1, 2, обеспечивается получение выходных фазных сигналов О О 6, 45 О, соответствующих измеряемым токам За,313 . ПРи этом выполнЯетсЯ компенсирование содержащихся в сигналах Оа, О ь, Ос составляющих, пропорциональных току смещения Зсм 50 С учетом указанной компенсации и при выборе величины тока 3 большей максимального амплитудного значения измеряемых токов по условию (1) измерение раэнополярных токов 3 ,3достигается при использований не.реверсивных магнитных усилителей в каждой фазе, имеющих более простую конструкцию в сравнении с реверсивными магнитными усилителями, исполь ,зуемыми н известном устройстве.При этом число требуемых магнитных сердечников сокращается вдвое, а число полупроводниковых элементов(диодов) - в пять раз. 65 Предлагаемое устройство в отличиеот известного является более простымн реализации, а также имеет меньшийвес и габариты.Формула изобретения1, Устройство для формирования Фаэных сигналов обратной связи по току в электроприводе переменного тока, содержащее в каждой фазе магнитный усилитель с измерительной обмоткой, обмоткой смещения и четырьмя дроссельными обмотками, связанными с сточником переменного напряжения, выходная обмотка которого имеет среднюю точку,и двумя диодными цепями, общая точка которых соединена со входом операционного усилителя, а через нагрузочный резистор - с общей точкой устройства, при этом обмотки смещения в фазах соединены последовательно и подключены через управляемый источник постоянного тока к задатчику тока, первая и вторая дроссельные обмотки включены встречно началами, конец первой соединен с одним из выводов выходной обмотки источника переменйого напряжения, а конец второй - с первой диодной цепью, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью упрощения, снабжено блоком симметрирования с днумя входами и фаэными выходами, а магнитный усилитель и каждой фазе выполнен на двух магнитопроводах, на первом из которых размещены первая и третья, а на втором - вторая и четвертая дроссельные обмотки, третья и четвертая дроссельные обмотки включены встречно концами, начало третьей соединено со вторым выводом выходной обмотки источника переменного напряжения, начало четвертой - со второй диодной цепью, причем каждая иэ диодных цепей составлена иэ одного диода, а к общей точке диодных цепей диоды подключены однополярными выводами, при эточ входы фаэных операционных усилителей соединены с фазными выходами блока симметрирования, первый вход которого подключен к средней точке выходной обмотки источника переменного напряжения, второй - к общей точке устройстна, а блок симметрирования состоит иэ резистора обратной связи, подключенного между его входами, и симметрирующих резисторов, подключенных между его первым входом и фазными ныходами.2. Устройство для формирования фазных сигналон обратной связи по току в электроприводе переменного тока, содержащее в каждой Фазе магнитный усилитель с измерительной обмоткой, обмоткой смещения и четырьмя.дроссельными обмотками, связаннымис источником переменного напряжения,выходная обмотка которого имеет среднюю точку, и двумя днодными цепями,общая точка которых соединена со входом операционного усилителя, а черезнагрузочный резистор - с общей точкой устройетва, при этом обмотки смещения в фазах соединены последовательно и подключены через управляемый источник постоянного тока к задатчику тока, первая и вторая дроссельные обмотки включены встречноначалами, конец первой соединен содним из выводов выходной обмоткиисточника переменного напряжения, а 15конец второй - с первой диоднойцепью, отличающееся тем,что, с целью упрощения, устройствоснабжено блоком,симметрирования сфазными входами и выходами и входомсмещения, а магнитный усилитель вкаждой фазе выполнен на двух. магнитопроводах, на первом из которых .размещены первая и третья, а на втором - вторая и четвертая дроссельныеобмотки, третья и четвертая дроссельные обмотки включены встречноконцами, начало третьей соединено совторым выводом выходной обмотки источника переменного напряжения, начало четвертой - со второй диоднойцепью, причем каждая из диодных цепей составлена из одного диода, ак общей точке диодных цепей диодыподключены однополярными выводами,при этом выход задатчика тока подключен к входу смещения блока симметрирования, фаэные входы которого подключены к выходам фазных операционныхусилителей, фазные выходы - к входамэтих операционных усилителей,а блоксимметрирования состоит иэ резисторасмещения и фазных цепей, содержащихпо два последовательно включенныхсимметрирующих резистора, крайнямиточками подключенных между соответствующими его фазными входами и выходами, а средними точками через ре"зистор смещения - к его входу смещения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеКрасовский А.П. и др. Автоматическое управление асинхронными двигателями. Киев "Техника", 1964, с. 22.2. Бродовский В,Н.,Иванов Е.С.Приводы с частотно-токовым управлением.М., "Энергия", 1974, с, 107.