Устройство для управления вентильным электродвигателем

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее преобразователь частоты, предназначенный для подключения по выходу к якорной обмотке вентильного электродвигателя , датчик положения индуктора вентильного электродвигателя, блок формирования сигналов заданного направления вращения, задатчик команд управления, выходом связанный с управляющим входом блока формирования сигналов заданногонаправления вращения, информационный вход которого подключен к выходу датчика положения индуктора, а выход - к управляющему входу преобразователя частоты , отличающееся тем, что,с целью повышения надежности при отказе в вентильном электродвигателе из-за неисправности преобразователя частоты, оно снабжено блоком формирования сигнала на реверс индуктора с управляющим и задающим входами, анализатором рабочего режима вентильного электродвигателя с одним задающим и по крайней мере одним управляющим входами, управляемым переключателем с двумя информационными и одним управляющим входами, датчиком аварийного состояния вентильного элек тродвигателя, реверсивным датчиком частоты вращения, выходом связанным с управляющим входом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя , задающий вход которого подключен к выходу задатчика команд управления, подключенному к одному информационному входу управляемого переключателя, другой информационный вход которого соединен с выходом блока формирования сигнала на 9 реверс индуктора, управляющий вход переключателя - с выходом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя , а выход переключателя подключен к управлякяцему входу блока формирования сигнала заданного направления вращения, выход датчика аварийного состояния вентильного элею оо тродвигателя подключен к управляющему входу блока формирования сигнала на . СП реверс индуктора, задакмций вход которого связан с выходом задатчика команд управления. го 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формиро вания сигнала на реверс индуктора снабжен четырьмя двухвходовыми логическими схемами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, двумя инверторами, времязадающей це почкой и R5-триггером, вход Установка нуля и вход Установка единицы которого подключены к выходам первой и второй логических схем ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ соответственно, первый вход первой логической схемы ИСКЛКЬ

„„80„„1135002 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) Н 02 Р 6/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий

Р, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 36 15383/24-07 (22) 04.07.83 (46) 15.01.85. Бюл. У 2 (72) А.А. Иванов, В.К. Лозенко и О.Н. Рублева (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.316.717(088.8) (56) 1. Овчинников И.В., Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л., "Наука", 1979, с. 157-158.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке И - 3262523/07, кл. Н 02 P 6/02, 1982. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

BEHTKIbHblH ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее преобразователь частоты, предназначенный для подключения по выходу к якорной обмотке вентильного электродвигателя, датчик положения индуктора вентильного электродвигателя, блок формирования сигналов заданного направления вращения, задатчик команд управления, выходом связанный с управляющим входом блока формирования сигналов заданного направления вращения, информационный вход которого подключен к выходу датчика положения индуктора, а выход — к управляющему входу преобразователя частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,. с целью повышения надежности при отказе в вентильном электродвигателе из-за неисправности преобразователя частоты, оно снабжено блоком формирования сигнала на реверс индуктора с управляющим и задающим входами, анализатором рабочего режима вентильного электродвигателя с одним задающим и по крайней мере одним управляющим входами, управляемым переключателем с двумя информационными и одним управляющим входами, датчиком аварийного состояния вентильного элек" тродвигателя, реверсивным датчиком частоты вращения, выходом связанным с управляющим входом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя, задающий вход которого подключен к выходу задатчика команд управления, подключенному к одному информационному входу управляемого переключателя, другой информационный вход которого соединен с выходом блока формирования сигнала на е реверс индуктора, управляющий вход переключателя — с выходом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя, а выход переключателя подключен к управляющему входу бло- Я ка формирования сигнала заданного направления вращения, выход датчика аварийного состояния вентильного элек тродвигателя подключен к управляющему входу блока формирования сигнала на реверс индуктора, задающий вход которого связан с выходом задатчика команд управления.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формиро вания сигнала на реверс индуктора снабжен четырьмя двухвходовыми логическими схемами "ИСКЛЮЧАИМЦЕЕ ИЛИ", двумя инверторами, времязадающей цепочкой и R5-триггером, вход "Уста.новка нуля" и вход Установка единицы" которого подключены к выходам первой и второй логических схем "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" соответственно, первый вход первой логической схемы "ИСКЛЮ1135002

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ" через первый инвертор, а первый вход второй логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" непосредственно подключены к выходу третьей логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", образующему выход блока формирования сигнала нз реверс индуктора, вторые входы укаэанных логических схем объединены и образуют управляющий вход блока формирования сигнала на реверс индуктора, задающий вход которого образован соединенными между собой входом второго инвертора и первым входом третьей логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", второй вход которой через времязадающую цепочку подключен к выходу четвертой логической схемы

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", первый и второй входы которой подключены соответственно к выходу второго инвертора и к выходу Рб -триггера;

3. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что анализатор рабочего режима вентильного электродвигателя содержит однопоррговый и регенераторный компараторы, выпрямитель, логическую схему "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" с прямым и инвертирующим входами и логическую схему ИЛИ-НЕ с прямым и инвертирующим входами, выход которой является выходом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя управляющим и задающим входами которого служат соответственно вход однопорогового компаратора, объединенный с входом выпрямителя, и прямой вход логической схемы

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", инвертирующнй вход которой подключен к выходу однопорого вого компаратора, а выход - к прямому входу логической схемы ИЛИ-НЕ, инвертирующий вход которой связан с выходом выпрямителя через регенератор-. ный компаратор.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что управляемый. переключатель содержит три двухвходовые логические схемы И-HE и ийвер.Ъ, 1

Изобретение относится к электро технике и может бить использовано ! в системах управления вентильными тор, выход которого подключен к первому входу первой логической схемы

И-НЕ, а вход объединен с первым входом второй логической схемы И-НЕ и является управляющим входом управ- ляемого переключателя, выходом которого служит выход третьей логической схемы И-НЕ, первый и второй входы которой подключены соответственно к выходу второй и первой логических схем

И-НЕ, вторые входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами управляемого переключателя.

5. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что реверсивный датчик частоты вращения выполнен в виде датчика направления вращения, подключенного к выходу многоканального датчика положения индуктора и нереверсивного датчика частоты вращения, анализатор рабочего режима вентильного электродвигателя содержит двухвходовую логическую схему

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", логическую схему

ИЛИ-НЕ с прямым и инвертирующим входами и регенераторный компаратор, вход которого служит первым управляющим входом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя и подключен к выходу нереверсивного датчика частоты вращения, задающим входом которого служит первый вход логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", второй вход которой является вторым управляющим входом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя и подключен к выходу датчика направления вращения, прямой и инвертирующнй входы логической схемы

ИЛИ-ЯЕ подключены соответственно к выходу логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ" и к выходу регенераторного компаратора,. а выход логической схемы

ИЛИ-НЕ служит выходом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя. а электродвигателями, например в вентильных электроприводах авиационных механизмов.

1 135002

Известно устройство для управления трехсекционным двигателем с преобразователем частоты и датчиком положения ротора с двумя комплектами чувствительных элементов. В данном устрой- 5 стве управления преобразователь частоты и предварительные каскады усиления преобразователя частоты подключаются каждый к своему источнику электрической энергии через соответствую-1О щие силовые контакты, при этом первый и второй комплекты чувствительных элементов датчика положения ротора подключены через нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты реле к 15 источнику питания датчика положения ротора (1 3

Недостаток этого устройства — отсутствие средств, обеспечивающих запуск двигателя в аварийных режимах. 20

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, предназначенный для подключения по выходу к якорной обмотке вентильного электродвигателя, датчик положения индуктора вентильного электродвигателя, блок формирования сигналов заданного направления враще-30 ния, задатчик команд управления, выходом связанный с управляющим входом блока формирования сигналов заданного направления вращения, информационный вход которого подключен к выходу дат-gg чика положения индуктора, а выход— к управляющему входу преобразователя частоты (2g.

Недостатком данного устройства является низкая вероятность запуска при любом отказе в вентильном электродвигателе, эквивалентном неисправности типа обрыва ключа преобразователя частоты, не являющегося абсолютным отказом. При такой неисправности 45 вентильный двигатель в целом сохраняет работоспособность; что особенно важно для ряда устройств, где вентильный электродвигатель в течение определенного отрезка времени работает без регламентных ремонтов, например в электроприводах авиационных механизмов. К таким вентильным электродвигателям предъявляется требование очень высокой надежности, 55 поскольку отказ на таких объектах может привести к катастрофе. Использование известного устройства управ:ления вентильным электродвигателем неприемлемо в указанном классе объектов из-за низкой надежности. Поскольку при любом отказе в вентильном электродвигателе, эквивалентном неисправности типа обрыва ключа преобразователя частоты, при определенных положениях индуктора синхронной машины вентильный электродвигатель не развивает пускового момента, а следовательно, и не запускается, хотя в случае успешного запуска он может работать, имея ухудшенные электромеханические характеристики за счет того, чтб одна секция или их комбинация не подключается к источнику электроэнергии.

Цель изобретения — повышение надежности запуска при отказе в вентиль- ном электродвигателе, эквивалентном неисправности тина обрыва ключа преобразователя частоты.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, предназначенный для подключения по выходу к якорной обмотке вентильного электродвигателя, датчик положения индуктора вентильного электродвигателя, блок формирования сигналов заданного направления вращения, задатчик команд управления, выходом связанный с управляющим входом блока формирования сигналов заданного направления вращения, информационный вход которого подключен к выходу датчика положения индуктора, а выход — к управляющему входу преобразователя частоты, дополнительно снабжено блоком формирования сигнала на реверс индуктора с управляющим и задающим входами, анализатором рабочего режима вентильного элек-. тродвигателя с одним задающим и по крайней мере одним управляющим входами, управляемым переключателем с двумя информационными и одним управляющим входами, датчиком аварийного состояния вентильного электродвигателя

° и реверсивным датчиком частоты вращения, выходом связанным с управляющим входом анализатора рабочего режима Bpнтильного электродвигателя, задающий вход которого подключен к выходу задатчика команд управления, подключенному к одному информационному входу управляемого переключателя, другой информационный вход ко1135002. торого соединен с выходом блока формирования сигнала на реверс индуктора, управляющий вход переключате1 ля — с выходом анализатора рабочего режима веитильного электродвигателя, а выход переключателя подключен к управляющему входу блока формиро. вания сигнала заданного направления вращения, выход датчика аварийного состояния вентильного электродвига1О теля подключен к управляющему входу блока формирования сигнала на реверс индуктора, задающий вход которого связан с выходом задатчика команд

15 управления.

Кроме того, в устройстве блок формирования сигнала на реверс индуктора снабжен четырьмя двухвходовьюа1 логическими схемами "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", двумя инверторами, времязадающей цепочкой и RS -триггером, вход "Установка нуля" и вход "Установка единицы" которого подключены к выходам первой и второй логических схем "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" соответственно, пер25 вый вход первой логической схемы

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" через первый инвертор, а первый вход второй логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" непосредственно подключены к вьп рду третьей логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", образующему выход блока формирования сигнала на реверс индуктора, вторые входы указанных логических схем объединены и образуют управляющий вход 35 блока формирования сигнала на реверс индуктора, задающий вход которого образован соединенными между собой .входом второго инвертора и первым входом третьей логической схемы "ИС- 40

КЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" второй вход которой через времязадающую цепочку подключен к выходу четвертой логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", первый и второй входы которой подключены со- 45 ответственно к выходу второго инвертора и к выходу Р9-триггера.

При этом анализатор рабочего режима вентильного электродвигателя . содержит однопороговый и регенера- 50 торный компараторы, выпрямитель, логическую схему "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" с прямым и инвертирующим входами и логическую, схему ИЛИ-НЕ с прямым и инвертирующим входами, выход кото- 5: рой является выходом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя, управляющим и задающим входа ми которого служат соответственно вход . однопорогового компаратора, объединен ный с входом выпрямителя, и прямой вход логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ", инвертирующий вход которой подключен к выходу однопорогового компа,ратора, а выход — к прямому входу i логической схемы ИЛИ-НЕ, инвертирующий вход которой связан с выходом выпрямителя через регенераторный компаратор.

В устройстве управляемый переключатель может содержать три двухвходовые логические схемы И-НЕ и инвертор, выход которого подключен к первому входу первой логической схемы

И-НЕ, а вход объединен с первым входом второй логической схемы И-НЕ и является управляющим входом управляемого переключателя, выходом которого служит выход третьей логической схемы И-НЕ, первый,и второй входы котсрой подключены соответственно к вы-. ходу второй и первой логических схем

И-НЕ, вторые входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами управляемого переключателя.

Кроме того, в устройстве реверсивный датчик частоты вращения выполнен в виде датчика направления вращения, подключенного к выходу многоканального датчика положения индуктора и нереверсивного датчика частоты вращения, анализатор рабочего режима вентильного электродвигателя содержит двухвходовую логическую схему

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", логическую схему

ИЛИ-НЕ с прямыч и инвертирующим входами и регенераторный компаратор, вход которого служит первым управляющим входом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя и подключен к выходу нереверсивного датчика частоты вращения, задающим входом которого служит первый вход логической схемы. "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", второй. вход которой является вторым управляющим входом анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя и подключен к выходу датчика направления вращения, прямой и инвертирующий входы логической схемы ИЛИ-НЕ подключены соответственно к выходу логической схемы

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" и к выходу регенераторного компаратора, а выход логической схемы ИЛИ-HE служит выходом

1135002 анализатора рабочего режима вентильного электродвигателя.

На ; I изображена блок-схема устройства для управления вентильным электродвигателем; на фиг. 2 — функциональная схема устройства, на фиг. 3 — функциональная схема анализатора рабочего режима вентильног0 электродвигателя; на фиг. 4 — функциональная схема времязадающей цепочки, на фиг. 5 — диаграммы напряжений в узлах функциональных схем по фиг. 2 и 4 в случае успешного запуска; на фиг. 6 — то же при работе в аварийном состоянии, на фиг. 7 — мгновенные значения токов в отключаемой и подключаемой секциях и частоты

И вращения вентильного электродвигателя при работе в аварийном состоянии. "

Устройство для управления вентиль-2О ным электродвигателем, выполненным в виде синхронной машины 1(фиг.1) с трехсекционной якорной обмоткой 2 и индуктором 3, содержит расположенный на валу 4 индуктора датчик 5 положе- 25 ния с тремя выходными каналами 6-8, преобразователь 9 частоты, к выходам

10-12 которого подключена трехсекционная якорная обмотка 2, цепи управления 13-15 (управляющий вход) ключа-3О ми преобразователя частоты 9 подключены к выходу блока 16 формирования сигналов заданного направления вращения., имеющего управляющий вход 17 и информационный вход, который связан 35 с каналами 6-8 (выходом) датчика 5 положения индуктора. В устройство вве. дены датчик 18 аварийного состояния вентильного электродвигателя, реверсивный датчик 19 частоты вращения, 40 блок 20 формирования сигнала на реверс индуктора с управляющим 21 и задающим 22 входами, анализатор 23 рабочего режима вентильного электродвигателя с задающим 24 и управляющим 45

25 входами, задатчик 26 команд управления, имеющий по крайней мере один выход 27, и управляемый переключатель

28 с информационными 29 и 30 и управляющим 31 входами и выходом 32. Вы- 5о ход 33 датчика 19 частоты вращения связан с управляющим входом 25 анализатора 23 рабочего режима, задающий вход 24 которого подключен к выходу 27 задатчика 26 команд управле- 5» ния,подключенному к одному информационному входу 29 управляемого переключателя 28, другой информационный вход 30 которого соединен с выходом

34 блока 20 формирования сигнала на реверс. Управляющий вход 31 переклю"чателя 29 соединен с выходом 35 анализатора 23 рабочего режима, а выход 32 переключателя подключен к управляющему входу 17 блока 16 формирования сигнала заданного направления вращения.

Выход 36 датчика 18 аварийного состояния подключен к управляющему входу 21 блока 20 формирования сигнала на реверс, задающий вход 22 которого связан с выходом задатчика 26 команд.

Датчик 5 положения индуктора может быть любого типа, например индук тивным с подмагни иванием. В его каналах 6-8 формируются сигналы о поло- жении индуктора 3 синхронной машины

1, смещенные в данном случае друг относительно друга на 2 /3 эл. град.

Длительность каждого сигнала соответствует угловому повороту ротора на

Й эл.град.

Преобразователь 9 частоты может быть любого типа, например, однополупериодным или двухполупериодным, выполненным на транзисторах. Такт коммутации для оцнополупериодного преобразователя частоты составляет 2J/

/3 эл. град, для двухполупериодного— .ц/3 эл.град.

Блок 16 формирования сигналов заданного направления вращения может быть выполнен на базе различных логических схем, например на трех логических схемах "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" °

При наличии единичного входного сигнала на управляющем входе 17 сигналы с каналов 6-8 датчика 5 положения индуктора проходят через блок 16 формирования сигналов заданного направления вращения на цепи управления 1315 ключей преобразователя 9 частоты без изменения. При этом датчик 5 положения индуктора установлен в вентильном двигателе для обеспечения вращения вправо ° При нулевом входном сигнале на управляющем входе 17 сигналы с каналов 6-8 датчика 5 положения индуктора инвертируются в блоке 16 формирования сигналов заданного направления вращения. Это эквивалентно сдвигу датчика 5 положения индуктора íà Ji эл.град, что обеспечивает реверс вентильного электродвигателя.

1135002

Датчик 18 аварийного состояния вентильного электродвигателя фиксирует состояния индуктора, при которых управляющий сигнал с датчика 5 no".oæåíèÿ индуктора поступает на неисправный ключ преобразователя 9 частоты и может быть выполнен в различУ ных вариантах, например в виде датчика 37 тока (фиг. 2), включенного в цепь источник питания 38 — преобра-1 зователь частоты 9. Выход 39 датчика

37 тока соединен с пороговым устройством 40, выход 41 которого служит выходом 36 датчика 18 аварийного состояния вентильного электродвигателя.

Пороговое устройство 40 может быть выполнено, например, на базе компаратора.

В качестве реверсивного датчика 19 частоты вращения можно использовать, например, реверсивный тахогенератор, установленный на валу 4 вентильного электродвигателя, при этом амплитуда выходного сигнала тахогенератора пропорциональна частоте вращения, а знак выходного сигнала определяет направление вращения. 1

Реверсивный датчик 19 частоты вра щения может быть также выполнен на базе нереверсивного датчика 42 частоты вращения (фиг. 2), например синхронного тахогенератора с выпрямителем на выходе, и датчика 43 направления вращения. При этом датчик 19 частоты вращения имеет два выхода: выход 44 нереверсивного датчика 42 частоты вращения и выход 45 датчика

43 направления вращения.

Задатчик 26 команд управления задает требуемый режим работы вентильного электродвигателя и может быть

40 выполнен в различных вариантах. На фиг. 2 показан задатчик 26 команд уп" . равления, состоящий из переключателя

46 и резистора 47, один вывод переключателя 46 подключен к плюсу источ.45 ника питания, а второй — к резистору

47 и является выходом 27 задатчика

26 команд, обеспечивающего задание направления вращения.

Блок 20 формирования сигнала на реверс индуктора в случае фиксаций датчиком 18 аварийного состояния двигателя,при котором управляющий сигнал поступает на неисправный ключ преобразователя 9 частоты, формирует на выходе 34 команду на движение индуктора в направлении, противоположном заданному.

Блок 20 формирования сигнала на реверс индуктора может, например, содержать четыре двухвходовые логические схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", два ннвертора, времязадающую цепочку 48

RS-триггер 49, входы "Установка нуля"

50 и "Установка единицы" 51 которого подключены, соответственно к выходам первой 52 и второй 53 логических схем

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", первый вход первой логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 52 через первый инвертор 54, а первый вход второй логической схемы "ИСКЛЮ1ЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 53 непосредственно подключены к выходу 55 третьей логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 56, являющемуся выходом 34 блока 20 формирования сигнала на реверс индуктора, управляющим 21 и задающим 22 входами которого служат соответственно, объединенные вторые входы логических схем

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 52 и 53 и вход 57 второго инвертора 58, связанный с первым входом 59 третьей логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 56, второй вход 60 которой через времязадающую цепочку 48 подключен к выходу 6! четвертой логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 62, первый 63 и второй 64 входы которой подключены, соответственно, к выходу второго инвертора

58 и к .выходу 65 Ю -триггера 49.

Анализатор 23 рабочего режима вентильного электродвигателя при наличии команды, задающей направление вращения с задатчика 26, и движения индуктора в заданном направлении со скоростью, при которой он может пройти по инерции угловой интервал, в течение которого управляющий сигнал поступает на неисправный ключ преобразователя 9 частоты, и если имеет место бестоковая пауза, вырабатывает сигнал, под действием которого управляемый переключатель 28 обеспечивает прохождение без изменения на выход

32 сигнала о заданном направлении вращения, поступающего на его первый информационный вход 29. При наличии команды, задающей направление вращения, и отсутствии движения индуктора в заданном направлении с требуемой скоростью вырабатывается сигнал, под действием которого без изменения на выход 32 управляемого переключателя 26 проходит сигнал, поступающий на второй информационный вход 30. .Анализатор 23 рабочего режима вентильного электродвигателя может

1135002

12 ° быть выполнен в различных вариантах.

Согласно фиг. 3 анализатор 23 содержит однопороговый компаратор 66 и регенераторный компаратор 67,выпрямитель 68, логическую схему "ИСКШО- 5

ЧАЮШЕЕ ИЛИ" 69 с прямым 70 и инвертирующим 71 входами и логическую схему 72 "ИЛИ-НЕ" с прямым 73 и инвертирующим 74 входами, выход 75 которой является выходом 35 анализатора 23 ра-; 10 бочего режима вентильного электродвигателя, управляющим 25 н задающим

24 входами которого служат, соответственно, вход 76 однопорогового ком— паратора 66, объедиенный с входом

77 выпрямителя 68, и прямой вход 70 логической схемы "ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ"

69, инвертирующий вход 71 которой подключен к выходу 78 однопорогового компаратора 66, а выход 79 — к прямому входу 73 логической схемы 72

ИЛИ-НЕ, инвертирующий вход 74 которой связан с выходом 80 выпрямителя

68 через регенераторный компаратор 67.

В данном анализаторе однопороговый компаратор 66 и регенераторный компаратор 67 могут быть выполнены на базе операционных усилителей, а выпрямитель — на базе диодной матрицы, 30

В случае, если реверсивный датчик l9 частоты вращения выполнен в виде датчика 43 направления вращения, подключенного к выходу многоканального датчика 5 положения индуктора, 3s и нереверсивного датчика 42 частоты вращения, анализатор 23 рабочего режима содержит двухвходовую логическую схему "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 81 (фиг.2), логическую схему ИЛИ-НЕ 82 с прямым 40

83 и инвертирующим 84 входами и регенераторный компаратор 85, вход 86 которого служит первым управляющим входом 87 анализатора 23 рабочего режима и подключен к выходу 44 нереверсивно-4>

ro датчика 42 частоты вращения, задающим входом 24 анализатора служит первый вход 88 логической схемы "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 81, второй вход 89 которой является вторым управляющим вхо- 50 дом 90 анализатора 23 рабочего режима и подключен к выходу 45 датчика

43 направления вращения, прямой 83 и инвертирующий 84 входы логической схемы ИЛИ-HE 82 подключены, соответ-. Ы ственно, к выходу логической схемы

"ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 8 1 и к выходу 9 1 регенераторного компаратора 85, кот*рый может бьггь выполнен на операционном усилителе.

Управляемый переключатель 28 в соответствии с информацией, поступающей на управляющий вход 31, обеспечивает прохождение на выход 32 сигнала либо с первого 29, либо с второго 30 информационных входов. Управляемый переключатель может, например, содержать три двухвходовые логические схемы И-HE и инвертор 92, выход 93 которого подключен к первому входу

94 первой логической схемы И-НЕ 95, а вход 96 объединен с первым входом

97 второй логической схемы И-HE 98 и является управляющим входом 31 управляемого переключателя 28, выходом

32 которого служит выход 99 третьей логической схемы И-НЕ 100, первый 101 и второй 102 входы которой подключены, соответственно, к выходу второй

98 и первой 95 логических схем И-НЕ, вторые входы которых являются, соответственно, первым 29 и вторым 30 информационными входами управляемого переключателя 28. Источник питания

38 подключен к преобразователю 9 частоты через контакт 103.

Времязадающая цепочка 48 блока

20 может включать последовательно соединенные ЯС-цепочку 104 (фиг.4), регенераторный компаратор 105 и инвертор 106, выход 107 которого служит выходом 108 времязадающей цепочки

48, входом 109 которой является вход рС-цепочки 104. Считаем также, что в момент пуска напряжение на конденсаторе 110 RC-цепочки равно нулю, что легко можно осуществить простыми схемотехническими средствами, например закоротив конденсатор перед запуском двигателя.

При подключении устройства к источнику электрическои энергии, в частности при замыкании контакта 103 и задании направления вращения, например, вправо, на входе 29 управ ляемого переключателя 28, на задающем входе 22 блока 20 формирования сигнала на реверс и на задающем входе 24 анализатора 23 рабочего режима появляется единичный сигнал (фиг.5 и 6, момент времени „) .

Единичный сигнал задания, поступив на вход 22, инвертируясь, проходит на вход 63 логической схемы 62.

В момент времени + конденсатор 110

1 разряжен и на выходе 108 времязадаюl3

l 1 35002 щей цепочки 48 имеет место сигнал

"0", поэтому единичный сигнал задания, поступая на вход 59 логической схемы 56, проходит без изменения на ее выход 55, который является вы- 5 ходом блока 20 формирования сигнала на реверс,и на выход 65 А5-триггера 49, так как сигнал с датчика аварийного состояния 18 отсутствует. Единичный сигнал с выхода 65 Я5 -триггера 49 проходит без изменения на вход

109 времязадающей цепочки и обуславливает заряд конденсатора 110. При этом время заряда конденсатора 110 до уровня входного сигнала определя- 1 ется постоянной времени RC -цепочки

48, равной T = 1/RC где С вЂ” емкость конденсатора, R — сопротивление резистора. Параметры RC-цепочки выбираются таким образом, чтобы за время разряда конденсатора ltO от верхнего U до нижнего Ц„„ порога срабатыВ1 вания компаратора 105 ток двигателя достиг величины, необходимой для создания вращающего момента, превышаю25 щего момент сопротивления на валу 4 вентильного электродвигателя.

В течение-времени заряда конденсатора до верхнего порога срабатывания компаратора 105, рпределяемого ЗО величиной напряжения единичного сигнала на выходе 61 логической схемы 62, сигнал задания с входа 22 проходит без иземенения на выход 34 блока формирования 20 сигнала на реверс обу- 3s славливая наличие идентичных сигналов на первом 29 и втором .30 информационных входах управляемого переключателя 28 (интервал времени1 -1, фиг.6) .

При этом в случае, когда задано на- 40 правление вращения вправо, на управляющем входе 17 блока 16 формирования сигнала заданного направления вращения имеет место единичный сигнал и сигнал с,каналов 6-8 датчика 5 5 положения проходит на цепи управления 13-15 ключей преобразователя 9 частоты без изменения,а датчик 5 положения индуктора установлен в вентильном двигателе для обеспечения враще- 5О ния вправо.

Если в момент времени „ управляющий сигнал поступает на исправный ключ или комбинацию ключей преобразователя 9 частоты, вентильный элек- Д. тродвигатель начинает вращаться в заданном направлении в момент (фиг. 5), когда ток двигателя достигает величины, достаточной для сев здания вращающего момента, превышающего момент сопротивления н валу 4 двигателя, при этом на выходе 36 датчика 18 аварийного состояния появляется единичный сигнал. Этот единичный сигнал приводит к появлению нулевого сигнала на выходе 65 R5 -триггера, который, в свою очередь, обуславливает переброс в состояние "0" сигнала. на выходе 6 1 логической схемы

62.и перезаряд конденсатора 110, напряжение 0 на котором к моменту времени 1 не достигает верхнего порога

0 срабатывания компаратора 105. Кон.6 денсатор 110 разряжается, при этом сохраняется единичный сигнал на выходе 34 блока формирования сигнала на реверс 20. В момент времени наз пряжение на выходе 44 нереверсивного датчика 42 частоты вращения достигает верхнего порога срабатывания компаратора 85. Верхний порог U срабатывания компаратора 85 определяется

1 напряжением, соответствующим частоте вращения, при которой индуктор может проскочить по инерции угловой интервал К, в течение которого управляющий сигнал поступает на неисправный ключ преобразователя 9 час.— тоты. Таким образом, в момент времени С индуктор вращается с требуемой скоростью в заданном направлении, что приводит к появлению единичного сигнала на управляющем входе 31 переключателя 28 и обуславливает прохождение на его выход 32 сигнала задания, поступающего на первый информационный вход. В случае, если двигатель исправен, начиная с момента времени сигналы на выходе блоков не из3 меняют своего значения до появления новой команды управления.

Если же в двигателе имеется неисправность типа обрыва ключа преобразователя частоты (например, обрыв цепи эмиттер — коллектор транзистора, любой обрыв в цепи секция якорной обмотки — транзистор или в управляющей цепи транзистора) прн поступлении сигнала управления во время движения на неисправный ключ преобразователя

9 частоты возникает бестоковая пауза и на выходе 36 датчика 18 аварийного состояния появляется "0" (интервал времени t< -t на фиг. 5). В рассматриваемой выше ситуации к моменту бестоковой паузы (момент вре16

1135002

15 менн (.4 1 врашающ11й момент, созданный включенными секциями (интервал времени 1 — ), является достаточ1 ным дня того, чтобы индуктор проскочил уголовой интервал с(, по инерции, о чем свидетельствует единичный сигна выходе 35 анализатора 23 рабочего режима (интервал времени т, — 1 ) .

При этом, хотя в течение бестоковой паузы скорость двигателя, следователь- 10 но, и сигнал на выходе 44 датчика 42 частоты вращения уменьшается, единичный сигнал на выходе 35 анализатора

23 аварийного состояния сохраняется за счет того, что сигнал с выхода 44 15 к моменту времени t+ He достигает нижнего порога U срабатывания компаратора 85. Нижний порог Ун срабатывания компаратора 85 выбирается из условия поддержания единичного сигна- 20 ла на выходе 35 анализатора 23 рабоче. го режима в течение бестоковой паузы (интервалы времени -1 1 — 1 -1 ), 4 12 13 14 15 что обеспечивает прохождение на управляющий вход 17 блока 1F: формирования 25 сигнала заданного направления вращения сигнала задания, поступающего на первый информационный вход 29 переключателя 28. В момент времени 6< управляющий сигнал подключает к источ- 3р нику питания одну из секций, и двигатель разгоняется в заданном направлении до момента повторного появления бестоковой паузы. Работая в таком режиме, двигатель имеет ухудшен- З ные электромеханические характеристики за счет того, что одна из секций не подключается к источнику питания в течение углового интервала Ы, что видно из графиков мгновенных значе-40 ний токов в отключаемой i и подключаемой 1ц секциях и частоты вращения ы вентильного электродвигателя (фиг. 7).

В момент времени 1 (фиг. 5) пода- 4 ется команда на вращение индуктора влево, появляется "0" на выходе 27, входах 29,-22, 57, 59, 24. Двигатель начинает тормозиться, и в момент вре,мени 7 сигнала с выхода 36 датчика

18 аварийного состояния становится равным 1 0", свидетельствуя о том, что появляется "0" на выходе 45 датчика

43 направления вращения. При этом сигнал с выхода 35 анализатора 23 рабочего режима равен "0" и обеспечивает прохождение на управляющий вход

17 блока 16 формирования сигнала заданного направления вращения сигнала с выхода 34 блока 20 формирования сигнала на реверс, который в дднном случае соответствует сигналу задания.

В момент времени индуктор достига14 ет требуемой частоты вращения, поэтому угловой интервал, в течение которого управляющий сигнал поступает на неисправный ключ преобразователя 9 частоты, индуктор проскочит по инерции (интервал времени — ). г ц

При этом, начиная с момента времени на выходе 35 анализатора 23 ра11 бочего режима формируется единичный сигнал, обеспечивающий прохождение на управляющий вход 17 блока 16 формирования сигнала заданного направления вращения сигнала задания непосредственно с выхода 27 задатчика команд 26. В случае, если двигатель исправен, реверс осуществляется ана.— логично (интервал времени t — ), но начиная с момента времени сиг12 налы на выходе блоков не меняют знака.

В случае, если в момент включения (момент времени 4,) индуктор занимает положение, при котором управляющий сигнал поступает на неисправный ключ преобразователя 9 частоты или к моменту (момент времени, фиг. 5) бестоковой паузы вращающий момент, созданный включенными выше секциями, не достаточен, чтобы проскочить по . инерции угловой интервал с(, на выходе 35 анализатора 23 рабочего режима имеет место сигнал "01 . При этом устройство управления работает следующим образом.

Как было отмечено выше, в момент времени (фиг. 6) единичный сигнал на выходе 61 логической схемы 62 обуславливает заряд конденсатора, а нулевой сигнал на выходе 35 анализатора

23 рабочего режима обеспечивает про«ождение на управляющий вход 17 блока 16 формирования сигнала заданного ток в двигателе меняет направление.

В момент времени сигнал с выхода .

44 датчика 42 частоты вращения до- 5 стигает порога 0„ срабатывания компаратора 85, а в момент времени t, 1О двигатель начинает вращаться влево и направления вращения сигнала, поступающего на второй информационный вход 30 переключателя 28 . с выхода

34 блока 20 формирования сигнала на реверс. Сигнал с выхода 36 датчика

18 аварийного состояния отсуствует

113500?

18 вследствие того, что секция якорной обмотки не подключается к источнику питания, если индуктор находится в угловом интервале с . Поэтому конденсатор 110 заряжается,цо верхнего порога U срабатывания компаратора 105

Ц1 (интервал времени 1„- t:, фиг. 6) .

1(омпаратор 105 срабатывает (момент !

1 ll времени t2 ) и вызывает появление 0 на выходе 34 блока 20 формирования >0 сигнала на реверс и, как следствие, на управляющем входе 17 блока i6 формирования сигнала заданного направления вращения, При нулевом входном сигнале на управляющем входе 17 сиг- 15 налы с каналов 6-8 датчика 5 положения индуктора инвертируются в управляемом блоке 16 формирования сигнала заданного направления вращения. Это эквивалентно сдвигу датчика 5 положе-2G ния индуктора на У эл.град, что обеспечивает подключение к источнику питания секции или комбинации секций к создает предпосыпки для успешного запуска венткльного электродвигателя.25

В момент времени1здвигатель запускается влево и к моменту времени 1 достигает требуемой для прохождения бестокового интервала скорости, но так как направление вращения не соответстует 3Q заданному, это не приводит к появлению единичного сигнала на управляющем входе 31 переключателя 28. При попадании индуктора в угловой интервал с(возникает бестоковая пауза (мо- мент времени 4<). При этом появляется нулевой сигнал на выходе 6 1 логической схемы 62, который обуславливает разряд конденсатора. При достижении напряжением U конденсатора нижнего >

C. порога срабатывания 0«компаратора 10 появляется "1" на выходе 34 блока 20 формирования сигнала на реверс, следовательно, и на входе 17 блока 16 формирования сигнала на заданное направ-4 ление вращения, который формирует сягналы заданного направления вращения :вправо, При этом управляющий сигнал поступает на исправный ключ или комбинацию ключей, двигатель эф- о фективно тормозится в режиме противовключения (интервал времени — 1 ) и начинает вращаться в заданном найравлении (момент времени ). 7сли к моменту бестоковой паузы (интервал времени — 1 ) скорость достигает

<о требуемого значения (момент BpåìeHè

49), кндуктор проходит угловой интервал cl по инерции, к двигатель продолжает вращаться в заданном направлении. В противном случае процесс повторяется, Таким образом, необходимым условием работы венткльного электродвигателя с неисправностью типа обрыва ключа преобразователя частоты в случае успешного запуска является наличие запаса кинетической энергкк для того, чтобы пройти бестоковый угловой интервал с(, по инерции.

В случае если анализатор 23 рабочего режима вентильногo электродвигателя выполнен в соответствии с функциональной схемой (фиг. 3) к имеется реверсивный датчик 19 частоты вращения, устройство управления работает аналогичным образом.

Надежность запуска в устройстве повышается за счет того, что в случае фкксацки аварийного состояния подается команда на движение индуктора в противоположном направлении по цепям управления ключами преобразователя частоты, что позволяет вывести индуктор вентильного электродвигателя из "мертвой точки", поскольку при этом управляющий сигнал с чувствительного элемента датчика положения индуктора поступает на исправный ключ или комбинацию ключей преобразователя частоты. Подача же команды на движение индуктора по любой другой цепи, например изменение полярности источника электрической энергии при двухпроводных ключах преобразователя частоты, не вызывает каких-либо движений индуктора, поскольку управляющий сигнал поступает на неисправный ключ.

1135002

ll35002

1135002

1135002

2722, 2457

Л2

011 йг он

0Ю 1д

1Рд

35333

05,6

32, 1 1 35002

27,22, _#_,Я5

Щ1д

gax1

О,И

65, ю, щ

У2, Фиг.Б

lI35002

Составитель А. Головченко

Техред С. Мигунова Корректор А. Обручар

Редактор M. Циткина

Тираж б46 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10099/44

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

Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем Устройство для управления вентильным электродвигателем 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов, к которым предъявляются требования по минимизации шумов и вибраций

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов с высокими требованиями к шумовым характеристикам, например, в бытовой технике

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в широкорегулируемых вентильных двигателях

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления и регулирования

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых вентильных электроприводах, в частности в электроприводах для управления запорной арматурой в различных отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к устройству и способу для управления гибридным двигателем, а более конкретно к устройству и способу для управления гибридным двигателем, в котором в роторе вместо катушки индуктивности используется постоянный магнит

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в широко регулируемых вентильных двигателях

Изобретение относится к инструментам с электрическим приводом

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие контактных систем устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для возбуждения синхронного электродвигателя с постоянными магнитами, встроенного в электрическое транспортное средство

Устройство для управления вентильным электродвигателем

Наверх