Устройство для управления вентильным электродвигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее преобразователь частоты, управляемый блок формирования сигналов правого и левого направлений вращения с формирователями управляющих сигналов верхней и нижней групп ключей преобразователя частоты, соединенные выходами с соответствующими ключами, многоканальный датчик BHbjajh:i, положения ротора вентильного электродвигателя , выходы которого связаны с информационными входами управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения , первый управляющий вход которого подключен к выходу логи еской схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ , к двум входам которой подключены выход задатчика направления вращения и выход блока задания команд Пуск и Стоп, и электромагнитную муфту торможения с управляющей обмоткой, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повышения точности фиксации останова С S и упрощения, оно дополнительно снабжено выпрямителем, связанным входом (Л с выходом преобразователя частоты, а выходом - с управляющей обмоткой электромагнитной муфты торможения, с причем формирователи управляющих сигналов верхней группы ключей преобразователя частоты дополнительно снабжены блокирующими входами, связанными с выходом блока задания коСО манд Пуск и Стоп. СП оо to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1095321

sag-Н02 К 2902

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3428728/24-07 (22) 26.04.82 (46) 30.05.84. Бюл.¹20 (72) А.А. Иванов, В.Н. Колесник, В.К. Лозенко и А.М. Санталов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энерге. тический институт (53) 621.313.292(088.8) (56) i. Авторское свидетельство СССР №215296, кл. Н 02 К 29/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

¹390636, кл. Н 02 К 29/02, 1972.

3. Отчет МЭИ, ¹ гос.регистрации

Ф13966, Ч.1 с.101-112. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее преобразователь частоты, управляемый блок формирования сигналов правого и левого направлений вращения с формирователями управляющих сигналов верхней и нижней групп ключей преобразователя частоты, соединенные выходами с соответствующими ключами, многоканальный датчик положения ротора вентильного электродвигателя, выходы которого связаны с информационными входами управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения, первый управляющий вход которого подключен к выходу логиЧеской схемы ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ ИЛИ, к двум входам которой подключены выход задатчика направления вращения и выход блока задания команд "Пуск" и "Стоп", и электромагнитную муфту торможения с управляющей обмоткой, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности фиксации останова и упрощения, оно дополнительно снабжено выпрямителем, связанным входом с выходом преобразователя частоты, а выходом — с управляющей обмоткой электромагнитной муфты торможения, причем формирователи управляющих сигналов верхней группы ключей преобразователя частоты дополнительно снабжены блокирующими входами, связанными с выходом блока задания команд "Пуск" и "Стоп".

: 1095321

Изобретение относится к электротехнике,в частности к электроприводу, и может быть использовано в системах и устройствах, где требуется эффек". тивный способ тооможения поивопного электродаигателя, например в позиционном приводе, в приводах работотехники и т.д.

Известен способ управления вентильным электродвигателем с фиксацией окончания тормозного режима шунтированием якорной обмотки электродвигателя и преобразователя частоты цепью из резистора и диода и отключением электродвигателя от источника питания на время торможения Е13.

Недостатками устройства, реализующего известный способ, являются сложность конструкции вечтильного электродвигателя (два датчика положения ротора, дополнительные силовые элементы), увеличение массы и габаритов.

Известен вентильный электродвига- у5 тель, содержаший преобразователь частоты, управляемый от трансформаторного датчика положения ротора с первичной обмоткой, подключенной через реверсивный элемент. Торможение электродвигателя осуществляется противовключением j 2).

Однако данное устройство не обеспечивает автоматической блокировки при . нулевой частоте вращения, а поэтому не исключает вращения ротора в проти«35 воположном направлении IlpH торможении.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, управляемый блок формирования сигналов правого и левого направлений вращения с формиро45 вателями управляющих сигналов верхней и нижней групп ключей преобразователя частоты, соединенные выходами с соответствующими ключами, многоканальный датчик положения ротора вентильного электродвигателя, выходы которого связаны с информационными входами управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения@ первый управляющий вход которого подключен к выходу логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к двум входам которой подключены выход задатчика направления вращения и выход блока задания команд "Пуск" и "Стоп", и электромагнитную муфту торможения с управляющей обмоткой 13

Недостатками известного устройст- . ва являются недостаточные точность и надежность фиксации останова ротора, поскольку срабатывание электромагнитной муфты происходит при изменении . направления вращения ротора вентильного электродвигателя, и его сложность, т.е. наличие датчика направления вращения и трехвходового формирователя управляющего сигнала на останов.

Цель изобретения †. повышение точности фиксации останова и упрощение. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, управляемый блок формирования сигналов правого и левого направлений вращения с формирователями управляющих сигналов верхней и нижней групп ключей преобразователя частоты, соединенные выходами с соответствующими ключами, многоканальный датчик положения ротора вентильного электродвигателя, выходы которого связаны с информационными входами управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения> первый управляющий вход которого подключен к выходу логической схемы ИСКЛЮЧЖОЩЕЕ ИЛИ, к двум входам которой подключены выход задатчика направления вращения и выход блока задания команд "Пуск" и "Стоп", и электромагнитную муфту торможения с управляющей обмоткой, дополнительно снабжено выпрямителем, связанным входом с выходом преобразователя частоты, а выходом - e управляющей обмоткой электромагнитной муфты тор- можения, причем формирователи управляющих сигналов верхней группы ключей преобразователя частоты, дополнительно снабжены блокирующими входами, связанными с выходом блока заданиЯ команд "Пуск" и "Стоп".

На фиг.1 представлена блоксхема устройства для управления вентильным электродвигателем, на фиг.2 — диаграммы напряжений в узлах блок-схемы на фиг.1.

Устройство для управления вентильным электродвигателем содержит преобразователь 1 частоты, цепи 2-7

1095 з управления ключей 8-13 которого связаны с выходом многоканального датчика 14 положения ротора электромашинного агрегата 15 через управляемый блок 16 формирования сигналов правого и левого направления вращения. Первый управляющий вход 17 блока 16 подключен к выходу логической схемы 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к двум входам которой подключены 1р выход задатчика 19 направления вращения и выход блока 20 задания команд "Пуск" и "Стоп". К выходам

21,22 и 23 преобразователя частоты подключены первые выводы 24,25 и 26 15 секций якорной обмотки 27 (вторые выводы 28,29 и 30 соединены) синхронной машины 31 электромашинного агрегата 15, объединяющего в себе также электромагнитную муфту 32 тор- щ можения с управляющей обмоткой 33, подключенной к выходу, например, двухполупериодного выпрямителя 34, связанного своими входами 35,36 и 37 с первыми выводами 24,25 и 26 секций 25 якорной обмотки 27 синхронной маши- . ны 31. Блок 16 формирования сигналов правого и левого направлений вращения снабжен вторым управляющим входом 38, соединенным с выходом бло-3О ка 20 задания команд "Пуск" и "Стоп"..

Преобразователь 1 частоты, например двухтактный, работает на транзисторах 8-13 и защищающих их диодах 3944. Датчик 14 положения ротора с чув-з ствительными элементами 45,46 и 47 вырабатывает сигналы о положении рото. ра синхронной машины 31, смещенные друг от друга на 2/3 рад. Длительность каждого сигнала соответствует 4 угловому повороту ротора в П рад.

Для направления вращения вправо принята следующая последовательность сигналов: 45-46-47. Синхронная машина 31 выполнена, например, с воз- 4 буждением от постоянных магнитов.

Блок 16 формирования сигналов правого ,и левого направлений вращения выполнен,например,на формирователях 48-50 управляющих сигналов верхнеи группы ключей "ЗИ" и соединенных с цепями

2,4, и 6 управления и на формирователях 51-53 управляющих сигналов нижней группы ключей "2И" и соединенных с цепями 3,5 и 7 управления, соответственно. Первый вход формирователей 48,49 и 50 соединен с вторым управляющим входом 38. Логическая схема

321 4

54 ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ своим выходом сое динена с вторыми входами формирователей 48 и 53 и с входом инвертора

55, а своим первым входом - с чувствительным элементом 45 датчика положения ротора. Логическая схема 56

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своим выходом соединена с вторыми входами формирователей 49 и 51 и с входом инвертора 57, а своим первым входом — с чувствительным элементом 46 датчика 14 положения ротора. Логическая схема 58 ИСКЛЮ-.

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ своим выходом соединена с вторыми входами формирователей

50 и 52 и с входом инвертора 59, а своим первым входом — с чувствительным элементом 47 датчика 14 попожения ротора, Вторые входы логических схем

54,56 и 58 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с первым управляющим входом 17, выход инвертора 55 — с третьим входом формирователя 50 и с первым входом формирователя 5 1, выход инвертора

57 — с третьим входом формирователя

48 и с первым входом формирователя

52, выход инвертора 59 — с третьим входом формирователя 49 и с первым

I входом формирователя 53. Логические схемы 48-53,55,57 и 59 осуществляют преобразование трех сигналов чувствительных элементов 45,46 и 47 датчика 14 положения ротора длительностью 7Г рад в шесть сигналов длительностью 2/3 рад и подают их на цепи 2-7 управления двухтактного преобразователя 1 частоты. Такое преобразование осуществляется при наличии единичного входного сигнала на первом 17 и втором 38 управляющих входах блока 16 формирования сигналов правого и левого направления вращения. При этом ротор вращается влево. При нулевом сигнале на . первом 17 управляющем входе логические схемы 54,56 и 58 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ инвертируют сигналы, идущие с чувствительных элементов 45,46 и 47.

Это эквивалентно сдвигу датчика

14 положения ротора на 7Г рад, что обеспечивает реверс вентильного электродвигателя. При установлении нулевого сигнала на выходе блока

20 задания команд "Пуск" и "Стоп" сигнал на первом управляющем входе

17 изменяется на противоположный что аналогично сдвигу датчика 20 положения ротора на 7f рад, а на втором управляющем входе. 38 уста321

5 1095 навливается нулевой сигнал, который запрещает прохождение сигналов через формирователи 48,49 и 50. Преобразователь частоты 1 оказывается отключенным от источника постоян- 5 ного напряжения 60. ЭДС, наводимая в секциях якорной обмотки 27 синхрон ной машины 31, замыкается по контуру, состоящему из нижнего открытого ключа и нижнего защищающего диода.

1О

Вентильный электродвигатель переходит в режим динамического торможения.

Электромагнитная муфта 32 торможения выполнена, например, с электромагнитным возбуждением. Протекание тока по обмотке управления 33 электромагнитной муфты 32, величиной вьппе тока отпускания муфты, обеспечивает включение последней и фрикционное торможение вала 61 синхронной маши- ZO ны 31. Параллельное подсоединение двухполупериодного выпрямителя 34 к якорной обмотке 27 синхронной машины 31 осуществляется при величине сопротивления управляющей обмотки 33 электромагнитной муфты торможения

32, большей величины сопротивления якорной обмотки 27 синхронной машины 31, Если величина сопротивления якорной обмотки 27 синхронной машины 30

31 больше или равна величине сопротивления обмотки управления 33, то входы выпрямителя 35.;36 и 37 соединяются с вторыми выводами 29,30 и

28 якорной обмотки. С целью умень- З5, шения количества связей между электромашинным агрегатом и преобразователем частоты двухполупериодный выпрямитель

34 -может быть размещен в электромаши ном агрегате 15. 10

Устройство работает следующим образом.

Допустим, что задатчик 19 направления вращения установлен в положение вращения вентильного электродвигате- 45 лг. вправо И1 (фиг.2). При поступлении команды "Пуск" с выхода блока 20 задания команд "Пуск" и "Стоп" в момент времени Й на втором управляющем вхо- де 38 блока 16 формирования сигналов:50 правого и левого направлений вращения появится единичный сигнал U g, который разрешает преобразование сиг- налов с чувствительных элементов

45,46 и 47 датчика 14 положения рото"55 ра логическими схемами 48-53,55,57 и 59.

В цепях 2-7 управления появляются управляющие импульсы U» Lf, gy, Цб, U 6, Иу . Напряжение, приложенное к якорной обмотке 27 синхронной машины 31, выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 34 и, ток текущий, по обмотке управления 33, растормаживает электромагнитную муфту 32 торможения. Вентильный электродвигатель начинает вращаться вправо и работает в этом режиме в интервале времени 11- 1 . В момент времени 1:. 2 с выхода задатчика 19 направления вращения поступает управляющий сигнал "Влево"И,что приводит к исчезновению единичного сигнала на выходе задатчика 19 направления вращения и йоявлению единичного сигнала на управляющем входе 17 блока 16 формирования сигналов правого и левого направления вращения L(< . Двигатель переходит в режим торможения противовключением, но поскольку окончательный момент останова вентильного электродвигателя не фиксируется и ключи 8-13 преобразователя 1 частоты работают в обратной последовательности, индуктор начинает вращаться влево. Включение ключей

8-13 в обратной последовательности приводит к тому, что управляющая обмотка 33 электромагнитной муфты

32 не обесточивается и электромагнитная муфта не срабатывает. Вентильный электродвигатель вращается влево в интервале времени t -Х3

Режим вращения влево оканчивается в момент времени t3, когда на выходе блока 20 задания команд "Пуск" и "Стоп" и на втором управляющем входе 38 появятся нулевые сигналы.

Вентильный электродвигатель переходит в режим динамического торможения. Торможение осуществляется также за счет выпрямления наводимой в якорной обмотке 27 ЭДС двухполупериодным выпрямителем 34. Здесь нагрузкой является управляющая обмотка

33 электромагнитной муфты 32. С помощью электромагнитной муфтй 32 торможения осуществляется окончательный останов индуктора вентильного электродвигателя, т.е., как только ток в управляющей обмотке 33 уменьшится до тока отпускания электромагнитной муфты 32, и, следовательно, ее срабатывания, произойдет окончательный останов индуктора вентильного электродвигателя (ty). При торможении индук! тора вентильного электродвигателя, 1095321

Фск оп 8М УЛРЕ

Р ir вращающегося вправо, процессы в предлагаемом устройстве протекают аналогично. Если двухполупериодный выпрямитель 34 соединен с вторыми выводами 28,29 и 30, то ток, текущий по управляющей обмотке 33 электромагнитной муфты торможения, одновременно обтекает якорные обмотки

27 синхронной машины 33. Сущность происходящих при этом процессов аналогична рассмотренным, Использование изобретения позволяет значительно упростить устройст" во для управления вентильным электродвигателем, так как отпадает необходимость в датчике направления вращения и трехвходовом формирователе сигналов на останов. Кроме того, сигнал на останов с датчика направ5 ления вращения в прототипе поступает после изменения направления вращения, Для малоинерционных электродвигателей такое управление является нежелательным, так как он может !

О набрать большую противоположную скорость. В предлагаемом устройстве электромагнитная муфта торможения срабатывает на окончательном этапе останова электродвигателя, не поз15 воляя ему изменить направление вращения.

:" 1095321 фОГ, Я

Составитель А. Бабак

Редактор Т. Митейко Техред И.Асталош с

Корректор M. Демчик

Заказ 3615/38 Тираж 667

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4