Устройство для управления вентильным электродвигателем

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вентильным электродвигателем . Цель изобретения - повышение надежности и упрощение. Уст-г ройство содержит N/2-входовых элемента ИЛИ 1,2, входы которых подключены к выходам N датчиков 3 положения ротора, N логическда схем И 4, одни входы которых подключены к выходам датчиков 3, а другие - к (Л К форнирова/пблям импулйсоЗ упробления вентилями Фиг.1

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИН (51)4 Н 02 P 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 рормиробателям импулосод упра5пеяия & аюияями.

Av.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3707381/24-07 (22} 07 .03.84 (46) 15.08.86. Вюл.Н 30 (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.Д.Каретный, А.И.Скороспешкин, В.Е.Высоцкий и М.С.Ольшанский (53) 621.313.292(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 307476, кл. Н 02 P 7/62, 1972, Авторское свидетельство СССР

1l - 729728, кл. Il 02 P 7/62, !981.

„SU» 1251277 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ Л(РАВЛЕНИЯ ВЕНТИПЬНЬК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вентильным электродвигателем. Цель изобретения — повышение надежности и упрощение. Уст- ройство содержит N/2-входовых элемента ИЛИ 1,2, входы которых подключены к выходам N датчиков 3 положения ротора, N логически схем И 4, одни входы которых подключены к выходам датчиков 3, а другие — к

1?51277!

39 выходу элемента сравнения 5, генераторы 6 и 7 трапецеидальных напряжений и селекторы 8 и 9 сигналов. Генов раторы 6 и 7 реализуют функцию U

1 vt на интервале t = 0 до — ? и/N я и функцию V =- ) "..(d на интернд Ie от t = 21/Nc) до t = 2з I() N/2, где t — время, U — напряжение генератора, (д — частота вращения, К коэффициент пропорциональности. Каждый из селекторов 8 и 9 состоит из двухвходовых линейно-импульсных схем совпадения И 10, 11 и подключенной к их выходам двухвходовой линейно-импульсной схемь. ИЛИ 12, выходы которой являются выходами селектора. Выход элемента ИЛИ ) rоединен с входом генератора 6 и с первы—

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным электродвигателям, питающимся от сети постоянного тока через полупро— водниковые комму-таторы, управляемые

I от датчиков положения ротора, Целью изобретения является повышение надежности и упрощение схемы.

11а фиг.1 представлена блок †схе ус.тройства; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства; на фиг.За, б — примеры принципиальных схем генератора трапецеидального напряжения ч селектора сигналов.

Устройство для управления вентиль ным электродвигателем (фиг.l) содержит два N/2-входовых элемента ИЛИ

1,2, входы которых предназначены для подключения к выходам N датчиков 3 положения ротора, N,логических схем ,И 4, первые входы которых предназначены для подключения к выходам датчиков 3 положения ротора, а вторые входы объединены и подключены к выходу элемента сравнения 5, имеющего два управляющих входа и один задающий, два генератора 6 и 7 трапецеидальных напряжений и два селектора 8 и 9 сигналов, каждый из которых состоит из двух двухвходовых линейно импульсных схем совпадения И )0,11 ми входами схем совпадения И !О.

Выход -злемента ИЛИ 2 соединен с входом генератора 7 и с вторыми входами схем совнадения 11 10. Выходы генераторов 6 и 7 соединены соответ— ственно с вторыми входами схем совпадения И )О, 11. Выходы селекторов

8 и 9 сигналов соединены с входами элемента сравнения 5. Введение генераторов 6,7 и селекторов 8, 9 сигна— лов позволяет сократить число блоков работающих в активном режиме,и число элементов в схеме устройства, требующих индивидуальной настройки,так как генераторы трапецеидального напряжения полностью заменяют работу двух генераторов треугольного и одного генератора пилообразного напряжения. 4 ил. и подключенной к их выходам двухвходовой линейно-импульсной c>:åìû

ИЛИ 12, выходы которой являются выходами селекторов 8 и 9 сигналов.

Выходы первого 1 N/2-exnpoaoro логического элемента ИЛИ соединены с входом первого генератора 6 трапецеидальных напряжений и с первыми входами первых 10,10.1 линейно-.импульсных схем совпадения И каждого селектора 8,9 сигналов, выходы второго 2 N/2 — входового логического элемента ИЛИ соединены с входом второго генератора 7 трапецеидальных напряжений и с первыми входами вторых

11, 11 .1 линейно-импульсных схем совпадения И каждого селектора сигналов выходы первого генератора 6 трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами первой 10 в первом селекторе 8 сигналов и второй 11.1 во втором селекторе 9 сигналов линейно-импульсных схем совпадения И, выходы второго генератора 7 трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами второй 11 в первом селекторе 8 сигналов и первой 10.1 во втором селекторе 9 сигналов линейно-импульсных схем совпадения

И„ выходы селекторов сигналов соеди1251277 иены с управляющими входами элемента сравнения 5.

Генераторы трапецеидального напряжения релизуют функцию U = Кгх: на интервале от t = 0 до t = 2 /N у

5 и U = Kcl на интервале от

2р 2 т — до t

Мы (N/2)û

Устройство работает следующим образом.

При работе вентильного двигателя от датчиков 3 положения ротора появляются импульсы, прямоугольной

О формы длительностью 360 /N эл. град. (фиг.2а). Сигналы с нечетных номеров выходов датчика 3 положения ротора подаются на входы логического элемента ИЛИ 1, с выхода которого последовательность импульсов (фиг.2б) управляет работой генератора 6 трапецеидального напряжения и селекторов 8 и 9 сигналов. Сигналы с четных номеров выходов датчика 3 положения ротора поступают на входы логического элемента ИЛИ 2, с выхода которого последовательность импульсов (фиг.2д) управляет работой генератора 7 трапецеидального напряжения и селекторов 8 и 9 сиг—

30 налов. Таким образом на выходах логических элементов ИЛИ 1 и 2 сигналы сдвинуты относительно друг друга на половину периода.

В качестве генератора трапецеидального напряжения может быть использован, например, интегратор, конденсатор, в цепи обратной связи которого зашунтирован переходом

ИОП вЂ транзисто (фиг.3а). При нали- 40 чии сигнала на входе интегратора его конденсатор заряжается до некоторого постоянного уровня,при этом напряжение на его выходе изменяется по линейному закону,a при отсутствии сигнала— 45 фиксируется на этом уровне, В момент подачи сигнала на короткое время импульсом, сформированным дифференцирующей цепью, через импульсный трансформатор включается шунтирую- 50 щий МОЛ-транзистор и (фиг.За) напряжение на конденсаторе интегратора уменьшае1ся до О.

Поскольку схемы генераторов 6 и 7 трапецеидальных напряжений идентичны,55 скорости нарастания напряжения на их выходах одинаковы. фазовый сдвиг между сигналами генераторов 6 и 7 равен половине периода (фиг.2в,е)

Селектор 8 сигналов выделяет с помощью линейно †импульсн схем совпадения И !О, ll их входных сигналов трапецеидального напряжения сигналы пилообразной формы (фиг.2г,ж), а селектор 9 сигналов с помощью линейно-импульсньгх схем совпадения

И 10,10.1 — сигналы импульсной формы (фиг.2и,к). Линейно-импульсные схемы ИЛИ 12 и 12.1 селекторов 8 и 9 сигналов суммируют соответственно пилообразные (фиг.2з) и импульсные-напряжения (фиг.2л), образуя сигналы линейно-нарастающего пилообразного напряжения с периодом 7n /N и сигнал постоянного напряжения. На величину последнего можно воздействовать автоматически, изменяя напряжение задания (фиг.2м), или вручную, в зависимости от режима работы píèãàтеля.

Конструктивно селекторы 8 и 9 сигналов могут быть реализованы на микросхеме 190КТ2, имеющей четыре входа и два выхода (фиг.Зб).

Элемент сравнения 5 является узлом, ог ределяющим время задержки и или опережения включения очередного вентиля. Срабатывание этого элемента происходит в тот момент, когда нарастающее напряжение пилообразной формы с выхода селектора 8 сигнала станет равным постоянному напряжению (фиг.2н). Далее сигналы (фиг.2о,п) с помощью логических схем совпадения И 4 разделяются по каналам системы управления, число которых соответствует числу вентилей.

На выходе каждой из логических схем совпадения И 4 сигнал появляется лишь в том случае, если на его входе имеется сигнал с элемента сравнения и соответствующЕго выхода схем датчиков положения ротора.

Работа двигателя, например, с числом секций (фаз) 3 с дополнительным устройством осуществляется следующим образом.

Если в какой-то момент времени при работе двигателя сказался включенным один выход датчика 3 ротора (фиг.2а), то на выходе, соединенном с входом генератора 6 трапецеидального напряжения через элемент l ИЛИ, появляется импульс длительностью

60 град.эл. (фиг.26), в течение которого напряжение на выходе генера!

25!277 тора линейно нарастает, а затем фиксируется на некотором ностояьпьом уровне (фиг.2в). Через интервал

60 град.эл. на входе другого генератора появляется импульс от другого эпемента ИЛИ 2 (фиг.2д), в результате чего напряжение на его выходе также начинает нарастать по линейному закону, а затем по истечении

60-градусного интервала фиксируется (фиг.2е). В момент окончания импульса с второго выхода датчика 3 положения ротора конденсатор генератора

6 шунтируется переходом МОП-транзистора (фиг.Зя) и напряжение не его выходе оказывается равным нулю.

Аналогично разряжается конденсатор генератора 7 и момент прекращения сигнала с выхода схемы ИЛИ 1 и происходит сброс напряжения на его выходе.

Сигналы с генераторов 6 и 7 трапецеидального напряжения разделяются селекторами 8 и 9 сигналов на пилообразное (фиг.2з) и постоянное напряжения (фиг,2л), сраннинаются друг с другом и с постоянным напряжением задания на элементе сравнения 5 диаграммы (фиг.2м, н) и поступают на схемы совпадения И ь диаграммы (фиг, 2о). Полученные импульсные сигналы используются в каскадах, которые обеспечивают подачу импульсов соответствующей длительности фиг ° 2п на управляющие электроды вентилей преобразователя (коммутатора).

Данное устройство позволяет упростить схему регулирования угпа опережения, повысить линейность регулирования и надежность при сохранении широкого диапазона регулирования угла опережения. Изменение угла наклона пилообразного напряжения компенсируется в данной схеме соотг ветствующим изменением уровня Ilo стоянного напряжения на схеме элемента сравнения, поскольку он определяется скоростью нарастания напряжения на выходе генератора трапецеидального сигнала. Таким образом, вне зависимости от частоты вращения и факторов, влияющих на скорость нарастания напряжения генераторов трапецеидального сигнала, угол опережения остается неизменным.

Упрощение данного устройства в сравнении с прототипом достигается за счет уменьшения числя блоков, работ:лощих в «ктHBHAM режиме. В данном устройстве — два генератора трапецеидального напряжения, а н прототипе — два генератора треугольного напряжения и один генератор пилообразного напряжения. Кроме того, количество элементов уменьшено н двя раза. Уменьшение количества

10 блоков, требуклцих индивидуальной настройки, повышает надежность работы электрической схемы. Таким образом уменьшается как количество самих элементов устройства, так и

15 число блоков, работающих в активном режиме с невысокой помехоустойчивостью. формула и з о б р е т е н и я

Устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее, дна N/2 — нходовых элемента ИЛИ, входы которых предназначеня для подключения к ныховам датчика положения ротора, N логических схем И, первые входы которых предназначены для подключения к выходам датчика положения ротора, а вторые входы объединены и подключе30 ны к выходу элемента сравнения имеУ ющего два управляющих входа и один задающий„отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы и повышения надежности, н нее введены два генератора трапецеидальных напряжений, реализующих функцию U =

Кой на интервале от t = 0 до t

27 /Ы и U = K на интервале от — 27 /N (g до t = 2 1 /N cu, где время реализации функции генератора

40 напряжений, c; U — выходное напряжение генератора,.В; u3 — частота вращения, рад/с; К вЂ” коэффициент пропорциональности; N — число датчиков положения ротора и дна селектора сигналов, каждый из которых состоит из двух двухвходовых линейно-импульсных схем совпадения H и подключеной к их выходам двухвходоной линейно-импульсной схемы ИЛИ, выходы которой являются выходами селекторов .:.ьгналон„ причем выходы первого N/2входового логического элемента ИЛИ соединены с входом первого генератора трапецеидальных нагряжений и с первыми входами первых линейноимпульсных схем совпадения И каждого селектора сигналов, выходы нторого

N/2-нходового логического элемента

1251277

Составитель В.Тарасов

P едактор М. Бандура Техред Г. Гербер Корректор М.Пожо

Заказ 4424/56

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

ИЛИ соединены с входом второго генератора трапецеидальных напряжений и с первыми входами вторых линейноимпульсных схем совпадения И каждого селектора сигналов, выходы первого генератора трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами первой в первом селекторе сигналов и второй во втором селекторе сигна— лов линейно — и. пульсных схем совпадения И, выходы второго генератора трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами второй в первом селекторе сигналов и первойво втором селекторе сигналов линейно-импульсных схем совпадения И, выходы селекторов сигналов соединены с управляющими

)0 входами элемента сравнения.