Устройство для управления вентильным электродвигателем

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ по авт. св. № 1029368, отличающееся тем, что, с целью повышения точности rt уменьшения времени останова, в него введен управляемый инвертор с информационным и управляющим входами, включенный по информационному входу и выходу меж-. ду выходом первой логической схемы ИСК .ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и управляющим входом блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения соответственно , а управляющий вход инвертора подключен к выходу трехфазного формирователя сигнала на останов. сл О5 о ьо СП СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4др Н 02 P 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2:»

47из. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1029368 (21) 3634107/24-07 (22) 12.08.83 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) А. А. Иванов, В. К. Лозенко н Л. В. Холмов (53) 621.313.292.88 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1029368, кл. Н 02 Р 6/02, !983. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ.НИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ по авт. св. № 1029368, отличающееся

„„SU„„1166255 тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени останова, в него введен управляемый ннвертор с ннформацнонным и управляющим входами, включенный по информационному входу н выходу меж-. ду выходом первой логической схемы ИС<ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ н управляющнм вхо- дом блока формирования сигналОв правого н левого направлений вращения соответственно, а управляющий вход ннвертора подключен к выходу трехфазного формирователя сигнала на останов.

11 66255

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах и уст ройствах, где требуется экстренное торможение с минимальным выбегом и точный останов в заданной точке, например в позиционном приводе, в приводах робототехники и т.д.

По основному авт. св. № 1029368 известно устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, цепи управления ключами 16 которого связаны с выходом m-xavg ioro датчика положения ротора через управляемый блок формирования сигналов правого и левого направления вращения, первый управляющий вход которого подключен к вы15 ходу первой логической схемы ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ, два входа которой связаны с входом задатчика направления вращения и выходом триггера команд «Пуск» и «Стоп» соответственно, подключенный к выходу

m-канального датчика положения ротора 20 датчик направления вращения и трехвходовый формирователь управляющего сигнала на останов, выход которого подключен к второму управляющему входу блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения, причем к первому входу трехвходового формирователя управляющего сигнала на останов подключен выход датчика направления вращения, к второму входу указанного формирователя — выход первой логической схемы ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ 30

ИЛИ, а к третьему входу — выход триггера команд «Пуск» и «Стоп» (1).

Недостатками известного устройства управления являются низкая точность позиционирования и достаточно большое время торможения, Это объясняется тем, что устройство формирует сигнал на останов, когда вентильный электродвигатель уже изменил направление вращения и разогнался на угловом интервале, соответствующем угловой погрешности датчика направления враще- 4О ния. Время торможения вентильного электродвигателя на выбеге в этом случае. становится зависимым,от приложенного момента нагрузки и может превышать время торможения вентильного электродвигателя с но4инальной частоты вращения до нуля в .

45 режиме противовключения. Таким образом, путь, пройденный; вентильным электродвиателем на выбеге, является непрогнозируемым.

Цель изобретения — повышение точности и уменьшение времени останова вентильного электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, введен. управляемый инвертор с информационным и управляющим входами, включенный по информационному вхо ду и выходу между выходом первой логичес- кой схемы ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ и управ.

2 ляющим входом блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения соответственно, а управляющий вход инвертора подключен к выходу трехфазного формирователя сигнала на останов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устроиства для управления вентильным электродвигателем; на фиг. 2 — пример выполнения. управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения; на фиг. 3 — диаграммы напряжений в уз- лах блок-схемы устройства.

Рассмотрим построение устройства для управления на примере вентильного электродвигателя, содержащего синхронную машину 1 с трехсекционной якорной обмоткой 2 и индуктором 3, на валу 4 которого установлен датчик 5 положения индуктора с тремя выходными каналами 6 — 8 и преобразователь 9 частоты, к выходам 10 — 12 которого подключейа трехсекционная якорная обмотка 2. Цепи управления ключами пре- . образователя 9 частоты подключены к выходу многоканального датчика 5 положения индуктора через управляемый блок 13 формирования сигналов «Вперед» правого и левого вращения, управляющий вход 14 которого связан с выходом логической схемы

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, к первому входу 16 которой подключен переключатель 17 команд «Вперед» и «Назад», а к второму входу 18 подключен переключатель 19 команд «Пуск» и «Стоп».

Устройство содержит также датчик 20 направления вращения, вход которого подключен к выходу многоканального датчика

5 положения индуктора, а выход 21 — к первому входу 22 трехвходового формирователя 23 сигнала на останов, второй вход 24 которого подключен к выходу первого управляемого инвертора, а третий вход 25 которого подключен к выходу логической схемы

ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ ИЛИ 15, а третий вход

25 подключен к выходу переключателя команд «Пуск» и «Стоп». Выход трехвходового формирователя 23 сигнала на останов связан с цепями управления одной группы (анодной или катодной) ключей преобразователя 9 частоты через второй управляющий вход блока 13.

Кроме того, устройство содержит так же управляемый инвертор 26, информационный 27 и управляющий 28 входы которого подключены к выходу логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и к выходу трехвходового формирователя 23 сигнала на останов соответственно, а выход подключен к управляющему входу 14 блока 13 формирования сигналов «Вперед» и «Назад».

Датчик 20 направления вращения содержит по числу каналов датчика 5 положения индуктора три D-триггера 29 — 31, выходы которых подключены к входам логического

1166255 э сумматора 32, выход которого является выходом 21 датчика 20 направления вращения.

Трех входовь|й формирователь 23 сигнала на останов содержит логическую схему ИСКЛ)ОЧА1ОЩЕЕ ИЛИ 33 и логические схе- мы НЕ 34 и И вЂ” HE 35. Выход логической схемы ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и выход логической схемы НЕ 34 подключены каждый к соответствующему входу логической схемы И вЂ” НЕ 35, выход которой является выходом трехвходового формирователя 23. 10

Устройство получает питание от источника 36 электрической энергии.

Синхронная машина может быть любого типа, например с возбуждением от постоянных магнитов. Датчик 5 положения индуктора может быть любого тина, например

15 индуктивный с подмагничиванием. В его каналах 6 — 8 формируются сигналы о положении индуктора 3 синхронной машины 1, смещенные в данном случае один относительно другого на 2 У(/3. Длительность каж- 20 дого сигнала соответствует угловому повороту ротора на f(. Для направления вра-. щения вперед принята следующая последовательность сигналов: канал 6 — канал 7— канал 8. Преобразователь 9 частоты может быть любого типа, например двухполупериодный, выполненный li3 транзисторах.

Такт коммутации для двухполупериодного преобразователя частоты составляет f/3.

Управляемый блок 13 формирования сигналов.правого и левого направления враще- 30 ния может быть выполнен на базе различных логических схем, например на трех логических схемах ИСКЛЮЧА1О!ЦЕЕ ИЛИ 37 и формирователе 38 сигналов управления преобразователем частоты (фиг. 2). При нали35

55 чии единичного входного сигнала на управляющем .входе 14 сигналы с каналов 6 — 8 датчика 5 положения инду ктора проходят через управляемый блок 13 на цепи управле ия ключей преобразователя 9 частоты без изменения. При этом датчик 5 положения индуктора установлен в вентильном двигателе

"для обеспечения врагцения вперед. При нулевом входном сигнале на управляющем входе 14 сигналы с каналов 6 — 8 датчика 5 инвертируются в управляемом блоке 13.

Это эквивалентно сдвигу чувствительных элементов датчика 5 положения индуктора

HH Х, что обеспечивает реверс вентильиого электродвигатсля. Управляемый инвсртор 26 выполнен, например, на логической схеме

ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ с прямым выходом.

Работу устройства поясняк)т диаграммы напряжений, представленные нл фиг. 3. Индексы при напряжениях на фиг. 3 совпада ют с позициями блок-схемы на фиг. 1.

При подключении устройства к источни= ку электрической энергии и задании направления вращения, например, вперед посредством замыкания ключа переключателя 17 команд (интервал времени ti, t ) вентильный электродвигатель находится в состоянии покоя, поскольку трехвходовый формирователь 23 сигнала на останов, связанный с цепями управления одной группы, например анодной, ключей преобразователя 9 частоты вырабатывает сигнал логического нуля и поддерживает их в закрытом состоянии. Трехвходовый формирователь 23 может быть подключен к цепям управления одной группы (анодной или катодной) ключей или непосредственно через развязывающие элементы, например диоды, илн через управляемый блок 13. В этом случае блок 13 выполняется по схеме, изображенной на фиг. 2, и работает в соответствии с законами цифровой логики.

Формирование на выходе трехвходового формирователя 23 логического нуля обеспечивается за счет того, что при подключении к источнику 36 электрической энергии Dтриггеры 29 — 31 датчика 20 направления вращения устанавливаются в нулевое положение, при этом на ьыходе логического сумматора 32 тоже присутствует логический ноль.

На входах 22 — 25 трехвходового формирователя 23 сигналы также отсутствуют.

При подаче команды «Пуск» путем замыкания ключа переключателя 19 команд в момент времени tz на входах 24 и 25 и на выходе трехвходового формирователя 23 появляются единичные управляющие сигналы, уп равляемый блок 13 формирует сигналы для вращения вперед, поскольку на его управляющем входе 14 присутствует единичный сигнал, поступающий с выхода второго управляемого пнвертора 26. Вентильный электродвигатель начинает вращаться вперед и работает в этом режиме на интервале времени с. tg до tq. Ha выходах D-триггеров 29-31 перно шческн формируются единичные сигналы, поскольку в каждом D-триггере на тактируемый вход управляющий импульс с каналов 7 — 6 датчика положения нндуктора поступает в тот момент, когда на его информационном входе уже имеет место управляющий сигнал с соответствующего канала. Логический сумматор 32 суммирует единичные сигналы с выходов триггеров 29—

31. Он может быть выполнен на логической схеме 11ЛИ. Единичный сигнал на выходе каждого D-триггера исчезает в.момент появления на его входе «Установка нуля» упрлвлякгщсго сигнала соответствующего канала 7 — 6. При направлении врлщеция назад нл вход «Уc1лновка нуля» каждого триг- гера 29 — 31 сигнал приходит рлньи е, чем на тактируемый вход, поэтому на выходе триггеров и на выходе сумматора 32 сигналы от- сутствуют.

В момент времени t; подается команда на враще гие назад посредством размыкания

1166255

5 ключа переключателя 17 команд, что приводит к исчезновению единичных сигналов на входе 16, выходе логической схемы 15 и на управляющем. входе 14. Управляемый блок 13 формирует сигналы для вращения назад. Вентильный электродвигатель переводится в режим противовключения и, продолжая вращаться вперед,. эффективно тормозится на интервале времени с t p до

В момент времени tq вентильный электродвигатель останавливается и начинает вращаться в противоположную сторону (назад) интервал времени с t, до ts). В момент времени tg датчик 20 направления вращения фиксирует изменение направления вращения вентильного электродвигателя и,па его выходе 21 (на выходе логического сумматора 32) появляется нулевой сигнал. На выходе D-триггеров 29 — 31 отсутству|от сигналы, поскольку в каждом 0-триггере на тактируемый вход управляющий импульс поступает в тот момент, когда на его ин- >О формационный вход управляющий сигнал еще пе поступил, а на входе «Установка нуля» имеет место сигнал логической единицы.

Переключение датчика 20 в момент времени tg не приводит к срабатываншо трех25. входового формирователя 23 сигнала на останов, так как на его входе 25 имеет место сигнал логической единицы, соответствую-. щий команде «Пуск».

Б момент времени tg в устройство посред ством размыкания ключа переключателя 19 команд подается команда «Стоп», чтб привОдит к исчезновению единичного сигнала иа выходе переключателя 19 команд «Пуск» и «Стоп». Управляемый блок 13 формирует сигналы для вращения вперед, поскольку на З5

его управляющем входе 14 появляется единичный сигнал. Вентильный электродвигатель переводится в режим противовключения б и, продолжая вращаться назад, эффективно тормозится на интервале времени с до t . В момент времени t у вентильный электродвигатель останавливается и начинает движение в противоположную сторону (вперед). В момент времени ts датчик 20 направления вращения фиксирует измене-. ние направления вращения вентильного электродвигателя и на его выходеЪ1 появляется единичный сигнал. Этот сигнал формирует . Р-триггер 31 на. своем выходе. При этом на входах 22 и 24 трехвходового формирователя 23 сигнала на останов имеют место единичные сигналы, а на входе 25 и на выходе — нулевые сигналы.

После формирования на выходе трехвходового 23 сигнала на останов нулевого уровня в управляемом инверторе 26 происходит инвертирование снгпала, задающего направление вращения и отключение одной группы, например анодпой, ключей преобразователя 9 частоты. Таким,образом вептильный электродвигатель перенодйтся в режим протнвовключения с отключенной одной группой ключей преобразователя 9,частоты, что соответствует режиму динамического; торможения.

При останове вентильного электродвигателя, вращающегося вперед, процессы в предлагаемом устройстве протекают аналогичноПовышение точности и уменыпе ие времени останова обеспечиваются за счет искл1очения из алгоритма торможения вентильного .электродвигателя режима торможения под действием нагрузки (выбега) и обеспе ения астапова путем комбинации активных тормозных режимов протпвовключепия н ди намического торможения.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность, уменьшить время и путь оста но в а.

Ц 66255 у б б 4 $ юг. Я

Состпвнтель A. Головченко

- Редактор О. Бугпр Техред И. Верес Корректор Л..Бескид

Заказ 4320/51 Тиране 645 11одпнспое

ВН ИИТ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж вЂ” 35. Раутиская наб.. д. 415

Филиал ППП «Патент>; г. 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 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания синхронного двигателя с постоянными магнитами, приводящего в движение гидравлический насос центробежного типа

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания, пуска и регулирования скорости мощного электродвигателя, например, высоковольтных синхронных электродвигателей при рабочих напряжениях 6-10 кВ и при мощности от сотен кВт до десятков МВт

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в исполнительных устройствах различного назначения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в исполнительных системах различных механизмов на базе бесконтактных электродвигателей постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах преобразовательной техники, например в электровентиляторах постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в исполнительных механизмах различного назначения с цифровым управлением

Изобретение относится к электротехнике , в частности к вентильному электроприводу

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электроприводу , и может найти применение для получения информации о направлении вращения вентильного электродвигателя и защиты его от неправильного направления вращения

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электроприводу , и может быть использовано для получения информации о направлении вращения ротора электромеханических устройств, напр., вентильного электродвигателя , а также в устройствах, служащих для защиты объектов -от не-

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в вентильных электроприводах авиационных механизмов

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах для запорной арматуры (задвижек, клапанов), кранов, на трубопроводах при транспорте нефти, нефтепродуктов, в химической и нефтехимической отраслях

Изобретение относится к цепи электропитания для высокоскоростного электропривода

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, и может быть использовано при изготовлении транспортных средств, станков или устройств бытовой техники

 

Наверх