Устройство для управления электрической машиной переменного тока

Союз Советскин

Социалистическик

Республик

О П И С А Н И Е (930555

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свнд.-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 16. 07. 80 (21) 2959770/07

Н 02 P 7/42. с присоединением заявки М (23) Приоритет

Ркуаарстееный квинтет

CCCP ав делам нее4ретеннй и еткрытнв

Опубликовано 23.05.82, Бюллетень .% 19 (53) УЙК621. 316. . 718. 5 (088. 8) Дата опубликовании описания 25. 05. 82

B. M. Горячев, А. К. Муконин, В.А. Трубецкой Ь А. И. Шиянов (72) Авторы изобретения

1;": .

Воронежский политехнический инсти ут (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ИАШИНОЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Ф;

Изобретение относится к электро

Технике, в частности к устройствам для управления электрическими машинами переменного тока,и может быть использовано в регулируемом электроприводе.

Известны устройства управления синхронной машиной, содержащие регулируемый источник напряжений или токов, к выходам которого подключены статорные обмотки машины, а ко входам - выходы трехфазного источника гармонических сигналов. Трехфазный источник гармонических сигналов представляет собой датчик гармонических сигналов углового положения, выполненный на основе трехфазного бесконтактного сельсина, установленного на роторе машины. Так как серийно выпускаемые сельсины имеют одну пару полюсов, то в устройствах .управления машиной, имеющей число пар полюсов больше единицы, необходимо применение редуктора между валом сельсина и валом машины (11.

Необходимость в механическом редукторе является недостатком известных устройств °

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления электрической маши. ной переменного тока, содержащее регулируемый многофазный источник питания, к выходам которого подключены обмотки машины, а ко входам - выходы трехфазного источника гармонических сигналов. Источник гармонических сигналов выполнен на основе установлен15 ного на роторе машины электромеханйческого фазовращателя и трех амплитуд" но-фазовых детекторов. Синхронная машина имеет две пары полюсов. В ка20 честве фазовращателя использован трех" фазный бесконтактный сельсин. Выход сельсина подключен ко входу удвоителя частоты, выход которого подключен к одним входам амплитудно-фазовых детек93055

4 льтра 7. К первым входам трех амплидно-фазовых детекторов 8- 10 подклюны выходы трехфазного источника 11 орной час оты. Ко вторым входам декторов 8- 10 подключен выход Фильт7 ° Выходы .детекторов подключены ко одам регулируемого источника 12 пиния (токов или напряжений), питаюго статорные обмотки электрической шины 1 переменного тока.

Устройство работает следующим обзом.

С выхода фазовращателя 2, снимаетнапряжение 0, (фиг, 2), фаза корого зависит от углового положения вала фазовращателя, и оно равно

U4 = 0П1„51п(иу Ч ) (1) е U константа;

".П время. стота следования импульсов генерато6 во много раз больше частоты о о. эффициент деления частоты выбран ким образом, что период Т1 выходнонапряжения 0 делителя частоты в ( раз (p — число пар пОлюсОв электри ской машины) меньше периода Т< выходго напряжения источника 3. рт =Т

2м

-1 ц (2)

При изменении знака напряжения 04 выходе формирователя 4 появляется пульс, обнуляющий счетчики делите5 частоты. В результате этого проходит синхронизация напряжения 04

U . Один из передних фронтов пряугольного напряжения U совпадает времени с моментом изменения знанапряжения 04. Исходя из скаэанго, можно записать выражение

U =0 si дп in(pwpt p f) (3)

6 щ1 е 0 „- константа.

Фильтр 8 выделяет первую гармонику пряжения. Напряжение на выходе фильтописывается выражением

0-1 = 0 n(p®t+ pф-0) (4) е U константа;

Щ 3 сдвиг фаз, вносимыи фильтром.

Гармоническое напряжение Uq поупает на один из входов детектов 8-10, на другие входы которых поупают прямоугольные напряжения с выдов трехфазного источника 11 опорй частоты. Выходное напряжение ждого из амплитудно-фазовых детекров пропорционально амплитуде гармоческого напряжения U-1 и косинусу зности Фаз сигналов на его входах.

3 5 торов. К другим входам детекторов фи подключены выходы трехфазного ис- ту точника опорной частоты (21.. че

Данное устройство обеспечивает уп- on равление машиной с двумя парами полю- те

5 сов, Для согласования числа пар полю- ра сов машины и сельсина в устройство Вх введен удвоитель частоты. Удвоитель та частоты может быть выполнен на осно- ще ве квадратора. о

Однако для управления машиной с большим двух числом пар полюсов в уст-. ра ройстве необходимо применение умножителя частоты с коэффициентом умно- ся жения, равным числу пар полюсов маши- 5 то

HlI Умиожители иастоти яалялтся сраа" ительно сложными и дорогими устройствами. гд

Необходимость в применении умножителей частоты является недостатком 20 4а данного устройства и снижает возмож- ра ности его применения.

Ко

Целью изобретения является упрощение устройства управления электрической машиной переменного тока. 25 Р

Поставленная цель достигается тем, че ,что в устройстве для управления элект- но рической машиной переменного тока введены генератор импульсов, фильтр, формирователь коротких импульсов и выполненный на счетчиках делитель час- на тоты, вход которого подключен к гене- им ратору импульсов, выход фазовращателя ля подключен к входу Формирователя корот- ис ких импульсов, выходом соединенного

35 со входом обнуления счетчиков делите- мо ля частоты, выход делителя частоты по подключен ко входу Фильтра, а выход ка фильтра связан со вторыми входами амп- но литудно-фазовых детекторов. о,.

На фиг. 1 представлена структура устройства управления машиной перемен- гд ного тока;,на фиг. 2 - графики выходного напряжения отдельных узлов. на

На роторе электрической машины 1

45 ра переменного тока установлен электромеханический фаэовращатель. В качестве фаэовращателя использован бесконтактный сельсин 2, трехфазная обмотка которого подключена к трехфазному источнику 3 переменного напряжения час50 тоты О>о. Выход фазовращателя (однофазная обмотка сельсина) подключен ко входу формирователя 4 коротких им" пульсов, выход которого подключен ко но входу обнуления счетчиков делителя 5 55 ка частоты. Делитель,5 частоты подключен то к генератору 6 импульсов. Выход дели- ни теля 5 частоты подключен ко входу ра

5 9305

При управлении синхронной машиной с числом пар полюсов, равном р, частота выходных напряжений U источS ника ll в р раз превышает частоту и)()

U = signsin(pugt + — (j-1)) (5)

Ъ»

5 Ъ где J = 1,2,3 — порядковый номер напряжения.

В этом случае напряжения U на выхо3 дах детекторов 8-10 соот вет ст вуют вы- 1О ражению

U ° = кЦ„о5(рай+О+-у ()-1)) (6)

1 Qp где К - конст нта.

Угловое положение М вала фазовращателя можно выразить через скорость М, 15 вращения ротора машины

М= Wt+ Г, (7) где - некоторый начальный угол.

Как видно из выражений (6 ) и (7), частота выходных напряжений 0> на вы- О ходах регуглруемого источника 12 напряжений или токов в р раз превышает частоту вращения ротора машины, т.е. согласование числа пар полюсов элект 5 рической машины и сельсина обеспечено.5

При управлении асинхронной машиной выходные напряжения источника 11 соот етствуют выражениям

/I

UëgApsin(p(+® )t+ > (j-<)), (j)) ю гДе Шо- частота скольжения (частота токов в роторе) .

Выходные напряжения детекторов 8-10 в этом случае соответствуют выражению 5 () -")()) О9(РУ @ р — (j-w)) (g)

ЯХ .

Таким образом, устройство позволяет осуществить управление и асинхронной машиной, и ри чем упра вление машинами переменного тока осуществляется без применения сложных устройств умноже.HNR частоты, необходимых при использовании известного решения, то есть обеспечивается упрощение устройства для управления электрических машин переменного тока.

Формула изобретения

Устройство для управления электрической машиной переменного тока, содержащее регулируемый многофазный источник питания, выход которого предназначен для подключения к статорным обмоткам электрической машины переменного тока, а к входу подключен rrl-фазный источник гармонических сигналов, выполненный в виде фазовращателя, служащего для установки на роторе электрической машины переменного тока, и (т)-амплитудно-фазовых детекторов, к первым входам которых подключены выхо,ды tn-фазного источника опорной часто)ты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, введены генератор импульсов, фильтр и формирователь короткого импульса, выполненный на счетчиках делитель частоты, вход которого подключен к генератору импульсов, выход фазовращателя подключен к входу формирователя короткого импулbca, выход формирователя короткого импульса подключен к входу обнуления счетчиков делителя частоты, выход делителя частоты подключен к входу фильтра, а выход фильтра подключен к вторым входам амплитудно-фазовых детекторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Некоторые вопросы практической реализации и экспериментальное исследование частотного электропривода с синхронным двигателем. "ЗлектричестВо", 1976,,N 8, с. 36.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке > 2776365/07, кл. Н 02 Р 7/42, 1979.

Фиаf

Составитель Н. Борисов

Редактор П. Коссей Техреду Л "екаРь Корректор . ри4енко

Заказ 3491/71 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раьшская наб., а. 4/5

» й.аль» ° в В у»»»въ »

»

Филиал ППП патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4