Стабілізатор струму в обмотці електродвигуна змінного струму

Стабилизатор тока в обмотке электродвигателя переменного тока, содержащий формирователь сигналов управления, первый вход которого соединен с выходом задатчика момента вращения, второй вход - с выходом датчика положения ротора электродвигателя, третий вход - с выходом датчика скорости вращения ротора электродвигателя, токозадающие выходы - с первыми входами соответствующих регуляторов фазных токов электродвигателя, а корректирующий выходс объединенными вторыми входами регуляторов фазных токов электродвигателя, причем формирователь сигналов управления выполнен с возможностью формирования на корректирующем выходе напряжения dt І + К і Кэшах - V |Н Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в +K 2 |VI где L - индуктивность фазной обмотки электродвигателя, ізтах - амплитуда тока задания, V - скорость вращения ротора электродвигателя, Uo, Ki, Кг - постоянные величины, при этом каждый регулятор фазного тока электродвигателя включает в себя элемент сравнения, опорный вход которого является первым входом регулятора фазного тока электродвигателя, релейный элемент, подключенный входом к выходу элемента сравнения, ключевой преобразователь напряжения, питающий вход которого соединен с выходом источника напряжения постоянного тока, а выходная цель через датчик тока, подключенный выход к сигнальному входу элемента сравнения, соединена с выходными выводами регулятора фазного тока электродвигателя, подключенными к выводам для подключения соответствующей фазной обмотки электродвигателя, управляющий вход источника напряжения постоянного тока является вторым входом регулятора фазного тока электродвигателя о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый регулятор фазного тока электродвигателя снабжен элементом задержки, вход которого подключен к выходу релейного элемента, а выход - к управляющему входу ключевого преобразователя напряжения электроприводах равлением с часто гно-токовым уп С 6621 V - скорость вращения ротора электродвигателя Uo Ki, Кг - постоянные величины при этом каждый регулятор фазного тока электродвигателя включает в себя элемент сравнения, опорный вход которого использован в качестве первого входа регулятора фазного тока ^нектродвигателя, управляемый гистерезисный релейный элемент, подключенный входом к выходу элемента сравнения, ключевой преобразователь напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу релейного элемента, питающий вход соединен с выходом упраапяемого источника напряжения постоянного тока, а выходная цепь через датчик тока, подключенный выходом к сигнальному входу элемента сравнения, соединена с выходными выводами регулятора фазного тока электродвигателя, подключенными к выводам для подключения соответствующей фазной обмотки электродвигателя, управляющий вход источника напряжения постоянного тока, объединенный с управляющим входом релейного элемента, использован в качестве второго входа регулятора фазного тока электродвигателя В данном случае напряжение питания ключевого преобразователя и амплитуда колебаний тока в окрестности тока задания регулируются в зависимости от степени нестационарности текущей реализации тока задания За счет этого повышается качество стабилизации тока в обмотке электродвигателя без увеличения частоты вынужденных колебаний тока, особенно при формировании слабонестационарных реализаций тока задания. Недостатком известного устройства является трудоемкость его настройки, вызванная необходимостью обеспечения одновременного регулирования питающего напряжения ключевого преобразователя и ширины петли гистерезиса релейного элемента в зависимости от степени нестационарности текущей реализации тока задания. Кроме того применение релейного элемента с регулируемой шириной петли гистерезиса усложняет реализацию устройства В основу изобретения поставлена задача усовершенствования стабилизатора тока в обмотке электродвигателя переменного I+Ki Uk > dt тока, в котором каждый регулятор фазного тока электродвигателя вместо релейного 55 элемента с регулируемой шириной петли гистерезиса, использует неуправляемый регде L ~ индуктивность фазной обмотки элеклейный элемент с элементом задержки, чем обеспечивается возможность изменения тродвигателя, ширины зоны вынужденных колебаний тока амплитуда тока задания, в зависимости от степени нестационарности Известен стабилизатор тока в обмотке электродвигателя переменного тока [1], содержащий задатчик тока, элемент сравнения, подключенный опорным входом к выходу задатчика тока, гистерезисный ре- 5 лейный элемент подключенный входом к выходу элемента сравнения ключевой преобразователь напряжения управляющий вход которого подключен к выходу гистерезисного релейного элемента, питающий 10 вход - к выходу источника напряжения постоянного тока а выходная цель через датчик тока, подключенный выходом к сигнальному входу элемента сравнения, соединена с выходными выводами для под- 15 ключения обмотки электродвигателя Ключевой преобразователь запитывают постоянным напряжением. Величину напряжения выбирают из условия обеспечения возможности формирования в 20 обмотке электродвигателя наиболее нестационарных реализаций тока задания. Амплитуда возникающих вынужденных колебаний тока в окрестности тока задания также постоянна Она определяет ка- 25 чество стабилизации тока при формировании как существенно нестационарных, так и слабонестационарных реализаций тока задания Недостатком известного устройства яв- 30 ляется относительно низкое качество стабилизации тока. Наиболее близким к предлагаемому является стабилизатор тока в обмотке электродвигателя переменного тока [2], 35 содержащий формирователь сигналов управления, первый вход которого соединен с выходом задатчика момента вращения, второй вход - с выходом датчика положения ротора электродвигателя, третий вход - с 40 выходом датчика скорости вращения ротора электродвигателя, токозадающие выходы с первыми входами соответствующих регуляторов фазных токов электродвигателя а корректирующий выход - с объединенными 45 вторыми регуляторов фазных токов электродвигателя, причем формирователь сигналов управления выполнен с возможностью формирования на корректирующем выходе напряжения 50 6621 текущей реализации задания тока без изменения частоты колебаний с помощью регулирования напряжения питания ключевого преобразователя, за счет чего снижается трудоемкость настройки и упрощается устройство. Поставленная задача решается тем, чго в стабилизаторе тока в обмотке электродвигателя, содержащем формирователь сигналов управления, первый вход которого соединен с выходом задатчика момента вращения, второй вход - с выходом датчика положения ротора электродвигателя, третий вход-с выходом датчика скорости вращения ротора электродвигателя, токозадающие выходы - с первыми входами соответствующих регуляторов фазных токов электродвигателя, а корректирующий выход - с объединенными вторыми входами регуляторов фазных токов электродвигателя, причем формирователь сигналов управления выполнен с возможностью формирования на корректирующем выходе напряжения 5 10 15 20 Uk > Uo + Ц І — 25 + K2IVI. где L - индуктивность фазной обмотки электродвигателя, ізтах - амплитуда тока задания, V - скорость вращения ротора электродвигателя; и о , Кі,Кг - постоянные величины, при этом каждый регулятор фазного тока электродвигателя включает в себя элемент сравнения, опорный вход которого использован в качестве первого входа регулятора фазного тока электродвигателя, релейный элемент, подключенный входом к выходу элемента сравнения, ключевой преобразователь напряжения, питающий вход которого соединен с выходом источника напряжения постоянного тока, а выходная цепь датчик тока, подключенный выходом к сигнальному аходу элемента сравнения, соединена с выходными выводами регулятора фазного тока электродвигателя, подключения соответствующей фазной обмотки электродвигателя, управляющий вход источника напряжения постоянного тока использован в качестве второго входа регулятора фазного тока электродвигателя, согласно изобретению, каждый регулятор фазного тока электродвигателя снабжен элементом задержки, вход которого подкпючен к выходу релейного элемента, а выход - к управляющему входу ключевого преобразователя напряжения. На чертеже представлена функциональная схема стабилизатора тока в обмотке 30 35 40 45 50 двухфазного электродвигателя переменного тока. Стабилизатор тока в фазных обмотках электродвигателя 1 содержит формирователь 2 сигналов управления, первый вход которого соединен с выходом задатчика 3 момента вращения, второй вход - с выходом датчика 4 положения ротора электродвигателя, третий вход - с выходом датчика 5 скорости еращения ротора электродвигателя, токозадающие выходы с первыми входами регуляторов 6, 7 фазных токов электродвигателя, а корректирующий выход - с объединенными вторыми входами регуляторов 6, 7 фазных токов. Каждый регулятор фазного тока электродвигателя включает в себя элемент 8 сравнения, опорный вход которого является первым входом регулятора, релейный элемент 9, подключенный входом к выходу элемента 8 сравн е н и я , ключевой п р е о б р а з о в а т е л ь 10 напряжения, управляющий вход которого подключен через элемент 11 задержки к выходу релейного элемента 9, питающий вход - к выходу управляемого источника 12 напряжения постоянного тока, а выходная цепь - через датчик 13 тока к выводам для подключения фазной обмотки электродвигателя 1. Датчик 13 тока подключен выходом к сигнальному входу элемента 8 сравнения. Вторым входом регулятора является управляющий вход источника 12 напряжения постоянного тока. Устройство работает следующим образом, Для конкретности рассмотрим работу устройства применительно к управлению синхронным электродвигателем с возбуждением от постоянных магнитов. На первый вход формирователя 2 сигналов управления приходит от задатчика 3 сигнал, п р о п о р ц и о н а л ь н ы й т р е б у е м о м у моменту вращения электродвигателя 1. На второй и третий входы поступает от датчиков 4, 5 информация о положении и v скорости V вращения ротора электродвигателя 1, Формирователь 2 сигналов управления вырабатывает на токозадающих выходах напряжения, пропорциональные требуемым фазным токам электродвигателя Іза Sin П, 1эв = Ізтах COS а на корректирующем выходе напряжение 55 Uk SU O H + K2IVI — * ^ l +КііІзп,ах ' V|)+ 6621 течение времени г Далее ток в обмотке где Ізтах - амплитуда фазных TOKOS, пропорциональная заданному моменту вращения вновь начнет нарастать и т д электродвигателя, С помощью регулятора фазного тока в L- индуктивность фазной обмотки элекобмотке электродвигателя 1 вырабатываеттродвигателя, ся пилообразный ток, который может быть Uo, Ki, Кг - постоянные величины. представлен в виде гладкой составляющей, С токозадающих выходов сигналы посоответствующей току задания, и вынужденступают на первые входы, а с корректируюной составляющей определяющей качество щего выхода - на объединенные вторые стабилизации тока входы регуляторов 6, 7 фазных токов. 10 Ширина зоны вынужденных колебаний Каждый регулятор фазного тока электтока и их частота соответственно равны родвигателя представляет собой замкнутую релейную систему автоматического регулиUn -7х L рования. 4Г Пусть ток & обмотке электродвигателя 1 15 меньше тока задания. В этом случае обмотка Ширина Дз зоны вынужденных колебаподключается к источнику 12 напряжения ний пропорциональна напряжению питания постоянного тока с помощью ключевого преключевого преобразователя 10, а частота fm образователя 10 таким образом, что ток в колебаний не зависит от этого напряжения. ней начнет нарастать Темп изменения тока 20 Поскольку напряжение U n в свою очередь, будет с достаточной степенью точности опипропорционально корректирующему напрясываться выражением: жению Uk, представляющему собой количественную оценку степени нестационарное™, то ширина зоны вынужденных колебаний тока реdi 25 гулируется в зависимости от степени нестациL онарности текущей реализации тока задания, а частота колебаний остается неизменной. где U n - напряжение питания ключевого преобразователя 10 Таким образом, замена в известном усВ момент достижения равенства тока в тройстве репейного элемента с регулируеобмотке электродвигателя и тока задания 30 мой ш и р и н о й петли г и с т е р е з и с а на неуправляемый релейный элемент с элеменрелейный элемент 9 изменит свое состоятом задержки сохраняет возможность регуние, ноток в обмотке будет продолжать налирования ширины зоны вынужденных растать еще в течение времени т из-за колебаний тока в зависимости от степени запаздывания вносимого элементом 11 задержки. Затем ток в обмотке начнет спадать. 35 нестационарности текущей реализации тока задания без изменения частоты колебаПри последующем достижении равенства ний. При этом такая замена позволяет токов релейный элемент 10 вновь изменит добиться снижения трудоемкости настройсвое состояние на противоположное, а ток в ки устройства и ого упрощения обмотке будет продолжать спадать еще в 40 6621 Упорядник M Ярослзвцев Замовлення 636 Техред М Моргентал Коректор М Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл , 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м Ужгород, вул Гагаріна, 101