Двухдвигательный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может применяться в систегмах синхронного вращения двух механически несвязанных вгшов. Цель изобретения - упрощение двухдвигательного электропривода (ДЦЭ). ДЦЭ содержит синхронные двигатели 1 и 2, датчики 3 и 4 углового положения их роторов , преобразователи 5 и 6 частоты , блоки 7, 8 выбора режима, счетный блок 9, источник 10 постоянного напряжения. В ДЦЭ введены эадатчик 11 направления вращения электродвигателя (ЭД), формирователи 12 и 13 . импульсов, переключатели 14-17, уп- , 4: о р 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) Ai (51) 4 Н 02 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3831190/24-07 (22) 25.12.84 ,(46) 07.08.86. Бюл. Н 29 (71) Кировский политехнический инс.титут и Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энерге-, тический институт (72) В.К.Лозенко и Е.Н.Малыщев (53) 621.313.333.072.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 942232, кл. Н 02 P 7/68, 1978.

Ивоботенко Б.А., Лозенко В.К.

Перспектива применения магнитоэлектрических вентильных двигателей в многодвигательном электроприводе. Труды МЭИ; 1979, вып. 416, с. 24-32. (54) ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электроI технике и может применяться в систе.— мах синхронного вращения двух механически несвязанных валов. Цель изобретения — упрощение двухдвигательного электропривода (ДДЭ). ДДЭ содержит синхронные двигатели 1 и 2, дат чики 3 и 4 углового положения их роторов, преобразователи 5 и 6 часто.ты, блоки 7, 8 выбора режима, счетный блок 9, источник 10 постоянного напряжения. В ДДЭ введены задатчик

11 направления вращения электродвигателя (ЭД), формирователи 12 и 13 импульсов, переключатели 14-17, уп-, Q

1249687 равляемые инверторы 18 и 19, сумматоры 20 и 21 и датчики 22 и 23 направления вращения. Введенные:элементы позволяют обеспечить полную синхронизацию положений валов двух электроприводов 24 и 25 в режимах синхронного вращения, дифференциального вращения, заданного пространственно1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, построенным на основе двух вентильных электроприводов, и может найти применение в системах синхронного . 5 вращения двух механически несвязанных валов в широком диапазоне изменения нагрузки на каждом валу.

Целью изобретения является упрощение двухдвигательного электропривода за счет уменьшения числа электрических связей между электродвигателями.

На фиг. 1 представлена.функциональная схема двухдвигательного электропривода; на фиг. 2 — пример схемотехнической реализации ряда узлов двухдвигательного электропривода, а именно формирователей импульсов, переключателей, сумматоров, счетного блока и управляемых инверторов.

Двухдвигательный электропривод 25 содержит первый 1 и второй 2 синхронные двигатели, на валу каждого из которых установлен датчик 3, 4 углового положения ротора, а обмотка статора каждого синхронного двигателя 1, ур

2 подключена к выходу соответствующего преобразователя 5, 6 частоты, первый и второй блоки 7 и 8 выбора режим работы, каждый из которых подключен первым входом к выходу соответствующе- З

35 го датчика 3, 4 углового положения, а выходом — к управляющему входу соответствующего преобразователя 5, 6 частоты, счетный блок 9, снабженный ,двумя входами и двумя выходами, источник 10 постоянного напряжения, подключенный к цепям питания преобразователй 5 и 6 частоты. го опережения или отставания, динамического торможения и остановки при минимальном числе связей между ЭД, что расширяет функциональные возможности ДДЭ, так как позволяет удалить ЗД друг от друга на значительные расстояния. 1 з.п. ф-mr

2 ил.

В двухдвигательный электропривод введены задатчик 11 направления вращения двигателей с двумя выходами, первый 12 и второй 13 формирователи импульсов, первый 14 и второй 15 переключатели, каждый из которых .снабжен информационным и управляющим входами и двумя выходами, третий и четвертый переключатели 16 и 17, каждый из которых снабжен двумя информационными и управляющим входами и двумя выходами, первый 18 и второй 19 управляемые инверторы, каждый из.которых снабжен информационным и управляющим входами, первый 20 и второй 21 сумматоры,и первый и второй датчики 22 и 23 направления вращения, каждый иэ которых подключен входом к выходу соответствующего датчика 3, 4 углового положения ротора.

Выходы первого 22 и второго 23 датчиков направления вращения подключены к управляющим входам соответственно первого 14 и второго 15 переключателей, информационные входы которых соответственно через первый 12 и второй 13 формирователи импульсов подключены к выходам первого 3 и второго 4 датчиков углового положения ротора, Выходы первого 14 и второго 15 переключателей соединены с соответствующими информационными входами третьего 16 и четвертого 17 переключателей, Управляющий вход третьего переключателя 16 объединен с управляющим входом первого управляемого инвертора 18 и подключен к первому выходу задатчика 11 направления вращения двигателей. Управляющий вход четвертого переключателя 17 объединен с управляющим входом второго управляемого инвертора 19 и подключен к второму выходу задатчика 11 направ249687. 4

3 1 пения вращения двигателей. Выходы третьего переключателя 16 подключены к первым входам первого 20 и второго .

21 сумматоров. Выходы четвертого переключателя 17 подключены к вторым входам первого 20 и второго 21 сумматоров, подключенных выходами к входам счетного блока 9. Первый и второй выходы счетного блока 9 подключены соответственно к информационным входам первого 18 и второго 19 управляемых инверторов, подключенных выходами к вторым входам и соответственно первого 7 и второго 8 блоков выбора режима работы.

Счетный блок 9 может быть снабжен двумя дополнительными выходами, подключенными к деполнительно введенным третьим входам соответственно первого 7 и второго 8 блоков выбора режима работы.

Синхронный двигатель 1 с датчи= ком 3 углового положения ротора, преобразователем 5 частоты, блоком:7 выбора режима работы, формировате-. лем 1.2 импульсов, переключателями

14 и 16, управляемым инвертором 18 и датчиком 22 направления вращения образуют по существу первый вентильный электропривод 24.

Синхронный двигатель 2 с датчи- . ком 4 углового положения ротора, преобразователем 6 частоты, блоком 8 выбора режима работы, формирователем

f3 импульсов, переключателями 15 и

17, управляемым инвертором 19 и датчиком 23 направления вращения образуют по существу второй вентильный электропривод 25.

На фиг. 2, где дан пример схемотехнической реализации на элементах логики для формирователей импульсов

12 и 13, переключателей 14-17, сумматоров 20 и 21, счетного блока 9 и управляемых инверторов 18 и .19, обозначено: 26, 27 — вторые входы блоков 7 и 8 выбора режима работы, 28-.29 - третьи входы этих же блоков, 30 и 31 — выходы датчиков 22 и 23 направления вращения, 32 и ЗЗ вЂ” элементы ИЛИ в формирователях 12 и 13 импульсов соответственно, а 34 и 35выходы этих же формирователей, 3639 - элементы И в переключателях f4 и f5 а 40-43 - соответствующие выходы этих переключателей; 44 и 45— выходы задатчика 11 направления вращения двигателей1 46 и 47 - элемен-. ты 2И-2И-2И-2И-4ИЛИ, реализующие функции переключателей 16. и 17 и сумматоров 20 и 21, а 48. и 49 — их выходы соответственно 50 — трехразрядный реверсивный двоичный счетчик, 51 — дешифратор, 52 и 53 — элементы

И, входящие в состав счетного бло-, ка 9; 54-58 — выходы дешифратора 51.

Двухдвигательный электропривод работает следующим образом.

С помощью задатчика 11 направления. вращения двигателей, датчиков 22 и

23 направления вращения, переключателей 14-17 и сумматоров 20 и 21 счетный блок 9 фиксирует пространственное рассогласование между роторами синхронных двигателей 1 и 2 исходя из за- данного каждому двигателю направления вращения, в том числе и,дифференциального движения валов.

С помощью управляемых инверторов

18 и 19 создаются при необходимости режимы противовключения при любом заданном направлении вращения.

Количество электрических связей между вентильными электроприводами

24 и 25 определяется отношением 2(2+

К

+ -), где К вЂ” количество возможных режимов работы двигателя, обеспечивающих синхронное вращение механически несвязанных валов двигателей при любом заданном, в том числе и встречном, направлении вращения валов. Сре- . ди возможных режимов могут быч ь, например, вращение в заданном направлении, динамическое торможение, противовключение, торможение выбегом опе. режающего двигателя.

Датчики 3 и 4. углового положения ро40тора представлены на фиг.2 в трехканальном исполнении, при котором сигналы на их выходах формируются один относительно другого сдвинутыми.на

120 эл. град.

Блоки 7 и 8 выбора pew работы .

45 выполнены так, чтобы подача логичес. кого нуля на вход 26 (27) обеспечива-. ла работу синхронного двигателя 1 (2) в прямом направлении, а при подаче .на эти входы логической единицы - в, обратном направлении. При подаче логи. ческой единицы на вход 28 (29) двигатель включается на работу в режиме динамического торможения.

Датчик 22 (23) направления враще- ния формирует на своем выходе 30 (31) логическую единицу при прямом вращении ротора синхронного двигателя 1 (2) и логический ноль — при обратном

1249687

При этом пропускаются импульсы с выхода 34 формирователя 12 импуль- 45 сов на выход 48 элемента 46 при совпадении заданного и реального направления вращения синхронного двигателя 1. При аналогичном совпадении для синхронного двигателя 2 пропуска- 50 ются импульсы с выхода 35 формирователя 13 импульсов на выход 49 элемента 47. При несовпадении заданного и реального направлений вращения импульсы от формирователя 12 импульсов N поступают на выход 49, а импульсы от формирователя 13 импульсов — на вы ход 48. с вращении. Наличие в формирователе 12 (13) импульсов трех RC-цепей и трехвходового элемента ИЛИ 32 (33) позволяет иметь на его выходе 34 (35) последовательность коротких импульсов, сдвинутых друг относительно друга на временной интервал, соответствующий углу поворота ротора двигателя на.1.20 эл. град. Переключатель 14 10 (15) позволяет пропускать импульсы с выхода 34 (35) формирователя 12 (13) импульсов на выход 40 (41) при прямом вращении ротора двигателя 1 (2) и на выход 42 (43) — при обрат- 15 ном вращении.

Задатчик 11 направления вращения двигателей формирует на своем выходе 44, соответствующем синхронному. двигателю 1, сигнал логической едини- 20 цы, если задается его прямое враще« ние, и сигнал логического нуля, если задается обратное вращение. Аналогично формируются сигналы на выходе 45 относительно синхронного двигателя 2.

В элементах 46 и 47 выполняются следующие логические операции:

«ь «2 4«40 «4 ю «ю гд «5« где Ц„, и Ц„ — логические сигналы на выходе элементов 46 и 47 соответственно, U u U — логические сигналы на выходах задатчика 11 направления вращения двигателя, причем если задается вращение обоих двигателей в прямом направлении U U„ — 1 и при задании вращения в .обратном направлении U« U 0; U „

U,, U,, U„ — логические сигналы 40 на выходе первых переключателей 14, 15 соответственно.

Элементы И 52 и 53 в счетном бло- ке 9 запрещают прохождение сигналов на свои выходы при подаче логической единицы на их инвертирующие входы, Счетный блок 9 (фиг. 2) имеет пять устойчивых состояний, которым соот-. ветствуют логические единицы на выходах 54-58 дешифратора 51. Переход счетного блока 9 из состояния, при котором логическая единица присутствует на выходе 54, в состояние, при котором логическая единица присутству ет на выходе 55 (а также переход единицы с выхода 55 на 56, с 56 на 57, с 57 на 58), возможен при подаче импульсов на. неинвертирующий вход элемента И 52, Переход счетного блока 9 из состояния, при котором логическая единица присутствует на выходе 58., в состояние, при котором логическая единица присутствует на выходе 57. (а также переход единицы с выхода 57 на 56, с 56 на 55, с, 55 на 54), возмо" жен при подаче импульсов на неинвертирующий вход элемента И 53.

Своими инвертирующими входами элементы И 52 и 53 соединены с выходами ,58, 54 дешифратора 51. Элементы И 52 и 53 запрещают дальнейшее сложение импулЬсов, если счетный блок 9 находится в состоянии, при котором логическая единица присутствует на выходе 58, и запрещает дальнейшее вычитание импульсов, при котором единица присутствует на выходе 54.

Управляемый инвертор 18 (19) работает иявертором сигналов от задатчика 11 направления вращения двигателей при отсутствии сигналов на его входе, поступающих с выхода 58 (54) дешифратора 51, и повторителем сигналов— .при наличии указанных сигналов на его входе.

Наличие логической единицы на выходе 56 дешифратора 51 соответствует синфазному положению роторов двигателей 1 и 2, на выходе 57 . — пространственному рассогласованию, при котором ротор двигателя 1 опережает ротор двигателя 2 на угол 120 эл. град., на выходе 58 — пространственному рассогласованию в 240 и более эл. град.

При наличии единицы на выходах 54 и

55 ротор двигателя 2 опережает соответственно на 120 и 240 эл.. град. ротор двигателя 1. При рассогласованиях, меньших 120 эл. град., сигналы

1249

20 на выходах 56 и 57 при опережающем двигателе 1 или на выходах 56 и 55 при опережающем двигателе 2 чередуются со скважностью сигнала на выходе

56, пропорциональной углу пространственного рассогласования. Так как выход 56 не соединен ни с каким входом управляемых икверторов 18, 19 или блоков 7, 8 выбора режима работы, то при синфазной работе не поступает 10 сигналов на торможение и каждый работает в том режиме, какой ему задаетея управляемым инвертором 18, 19.

При рассогласованиях, не больших

120 эл. град., появляется сигнал на выходе 57 или выходе 55, которые соединены с входами 28 и 29 блоков 7 и

8 выбора режима работы. обеспечивающими.режим динамического торможения. При рассогласованиях, больших 120 эл. град., на выходах 58 и 54 появляются сигналы, поступающие на информационный вход управляемого инвертора 18, 19, который в этом случае повторяет на своем выходе сигнал, поступающий от задатчика 11 направления вращения, и опережающий двигатель тормозится в режиме противовключения.

При пуске из начального пространственного рассогласования, большего

120 эл. град., отстающему, например, двигателю 1 формируется сигнал от задатчика 11 направления вращения через управляемый инвертор 18 на работу в заданном направлении вращения. При этом отсутствуют сигналы на выходах счетного блока 9, соединенных с блоком 7 выбора режима работы, т.е. на выходах 57 и 58, и управляемый инвертор 18 работает инвертором сигналов указанного задатчика.

Опережающему двигателю 2 для ускорения уменьшения рассогласования формируется сигнал на вращение в ripoтивоположном от заданного направлеЬ ния, так как счетный блок 9 формирует единицу на выходе 54. При этом управляемому инвертору 19 формируется сигнал на повторение сигналов от задатчика 11. Двигатели начинают встречное движение, угловое рассогласование уменьшается. В этом случае появляются импульсы на выходе. 48 элемента 46, так как элемент 47 фиксирует несоответствие заданного и реаль- 5 ного направлений вращения. В счетном блоке 9появляется единица на выходе

56, чем фиксируется синфазное положе687 8 ние роторов, в дальнейшем происходит согласованный пуск.

Согласованное положение роторов двигателей поддерживается также и при остановке электропривода. Если ротор одного из двигателей заторможен, например первого, а ротор второго под действием сил сопротивления начал вращение, например, в прямом направлении, то появятся импульсы на выходе 41 переключателя 15. При этом, если на выходе 45 задатчика

11 направления вращения — логическая единица, то импульсы появятся на выходе 49 элемента 47. Поступив на вычитающий вход реверсивного счетчика 50, импульсы переведут счетный блок в состояние с единицей на выходе 54, При этом на оба входа управляемого инвертора 19 придут логические единицы и указанный инвертор сформирует на выходе логическую единицу, которая, поступив на вход 27 блока 8 выбора режима работы, обеспечит вращение в обратноМ направлении, т.е, движение к исходному положению.

Если при прежних. прочих условиях на выходе 45 задатчика 11 направления вращения — логический нуль, то импульсы от элемента ИЛИ 33 появятся на выходе 48 элемента 46. Поступив на суммирующий вход реверсивного счетчика 50, они переведут счетный блок в состояние-с единицей на выходе 58. .При этом на обоих входах управляемого инвертора 19 будут логические нули и укаэанный инвертор, являясь логической схемой РАВНОЗНАЧНОСТЬ, сформирует на своем выходе также логическую единицу. Как и в предыдущем слу-. чае,. это приведет к включению электродвигателя на движение в направлении, уменьшающем пространственное . рассогласование.

Таким образом, введение в двухдвигательный электропривод задатчика направления вращения двигателей, формирователей импульсов, переключателей, управляемых инверторов и сумматоров позволяет обеспечить синхронную работу двигателей в любом заданном направлении вращения, при этом за счет сокращения числа связей между вентильными электроприводами в сравнении с известным решением расширяются их функциональные возможности. так как двигатели могут быть удалены друг от друга на значительные расстояния.

1249687

Формула изобретения

1. Двухдвигательный электропривод, содержащий первый и второй синхронные двигатели, на валу каждого из которых установлен датчик углового положения ротора, а обмотка статора каждого синхронного двигателя подключена к выходу соответствующего преобразователя частоты, первый и второй бло- Щ ки выбора режима работы, каждый из которых подключен первым входом к выходу соответствующего датчика углового положения ротора, а выходом — к управляющему входу соответствующего 15 преобразователя частоты, счетный блок с двумя входами и двумя выходами, источник постоянного напряжения, подключенный к цепям питания преобразователей частоты, о т л и ч а ю щ и й-. 2п с я тем, чта, с целью. упрощения за счет уменьшения числа электрических связей между электродвигателями, введены задатчик. направления вращения .двигателей с двумя выходами, первый и второй формирователи импульсов,первый и второй переключатели, каждый из которых снабжен информационным и управляющим входами и двумя выходами, третий и четвертый переключатели, каждый из которых снабжен двумя информационными-и управляющими входами и двумя выходами, первый и второй уп равляемые инверторы, каждый из которых снабжен информационным и управля35 ющим входами, первый и второй сумматоры и первый и второй датчики направления вращения, каждый из которых подключен входом к выходу соответствующего датчика углового положения 40. ротора, при этом выходы первого и. второго датчиков направления вращения подключены к управляющим входам соответственно первого и второго переключателей, информационные входы которых соответственно через первый и второй формирователи импульсов подключены к выходам первого и второго датчиков углового положения ротора, -выходы первого и второго переключателей соединены с соответствующими информационными входами третьего .и четвертого переключателей, управляющий вход третьего переключателя объединен с управляющим входом первого управляемого инвертора и подключен к первому выходу задатчика направления вращения двигателя, управляющий вход четвертого переключателя объединен с управляющим входом второго управляемого инвертора и подключен к второму. выходу задатчика направления вращения двигателей, выходы третьего переключателя подключены. к первым входампервого и второго сумматоров,.выходы четвертого переключателя подключены к вторым входам первого и второго сумматоров, подключенных выходами,к входам счетного блока, первый,и второй выходы счетного блока подключены соответственно . к информационным входам первого и второго управляемых инверторов, подключенных выходами к вторым входам соответственно первого и второго бло- . ков выбора режима работы.

2. Электропривод по н. 1, о т л ич а ю шийся тем, что счетный блок снабжен двумя дополнительными выходами, подключенными к дополнительно введенным третьим входам соответственно. первого и второго блоков выбора режима работы.

1249687

Составитель А.Жилин

Техред Л.Олейник корректор Е.Сирохман

Редактор А.Шандор

: Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4338/58

Производственно-полиграфическое предприятие, г.;Ужгород, ул.Проектная, 4