Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение энергетических показателей . Вентильный электропривод содержит синхронную машину 1, на валу которой установлен датчик 3 положения . В вентильньш электропривод вхо .дят последовательно соединенные логический формирователь 4 120-градусных сигналов управления, схемы 5 совпадения и транзисторный коммутатор 2. Выходы датчика положения соединены с входами логического формирователя . Силовые входы транзисторного коммутатора подключены через датчик 6 тока к источнику 7 питания. Датчик 6 через измерительный выпрямитель подключен к одному входу блока 10 сравнения, другой вход кото (Л рого соединен с вьрсодом блока 8 задания тока. Выход блока 10 подключен к входу нелинейного блока с гисго 05 Ч сл ч со Щ-П Н

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТРНЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 13 4 Н 02 P 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3721556/24-07 (22) 16 ° 01.84 (46) 30. 10.86. Бюл. 9 40 .(71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина и Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) Н.Ф.Васильев, P.Ê.Åâñååâ, С.В.Сергеев и А.А.Сочивко (53) 621.3 13.32 (088.8) (56) Патент США N - 4249116, кл. Н 02 Р 6/02, 1981, Отчет МЭИ Р г/с 081.200.2670, инвертирный Р 0-283.0031712, M., 1983, с. 55-56. (54) ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения являетÄÄSUÄÄ 1267579 А i ся повышение энергетических показателей. Вентильный электропривод содержит синхронную машину 1, на валу которой установлен датчик 3 положения. В вентильный электропривод вхо.дят последовательно соединенные логический формирователь 4 120-градусных сигналов управления, схемы 5 совпадения и транзисторный коммутатор 2. Выходы датчика положения соединены с входами логического формирователя. Силовые входы транзисторного коммутатора подключены через датчик 6 тока к источнику 7 питания.

Датчик 6 через измерительный выпрямитель подключен к одному входу блока 10 сравнения, другой вход которого соединен с выходом блока 8 задания тока. Выход блока 10 подключен к входу нелинейного блока с гис12С 75 терезисом, выход которого соединен с вторыми входа(1(.(. схем 5 совпадения.

Нелинейный блок образован компаратором (К) 11, установленном на его входе, схемой ИЛИ-HE 13. Один вход схемы ИЛИ-НЕ 13 подключен к выходу

К 11, а другой ее вход — к выходу одновибратора 12. Вход одновибратора 12 соединен с выходом К 11. В электроприводе в зависимости от его состояния, определяющегося величиной сигнала задания и соотношением ЭДС источника питания и противоЭДС якорной обмотки, реализуется один из способов импульсного слежения за то79 ком обмотки якоря. В ((ервом случае ограничивается отклоне(и(е тока якоря оТ заданного значения величиной

+л1:/2, где аà — ширина петли ги. терезиса К 11. В другом случае контролируется максимальная величина тока якоря, а минимальная его величина является функцией фиксированной задержки времени. Независимо от режима раб оты об есп ечивают пер емежающиеся состояния отсечки и насыщения транзисторных ключей коммутатора. В результате расширяются предельные возможности вентильного электроприво— да и повышается его мощность. 2 ил.

Изобретение относится .к электротехнике и может быть использовано в бесконтактном электроприводе постоянного тока B частности в момент ноы электроприводе.

Делью изобретения является повы— шение энергетических показателей за счет ограничения частоты коммутапии кл(очей коммутатора.

На фиг. 1 представлена структур-. ная схема вентильного электропривода; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Вентильный электропривод (фиг.1) содержит электродвигатель 1, подключенный к транзисторному коммутатору 2, датчик 3 положения ротора, иыходь(которого подключены к входам логического формироватепя

120-градусных сигналов управления коммутатором, выходы которого соединены через первые входы схем 5 совпадения с управляющими входами транзисторного коммутатора 2, датчик 6 тока в цепи 7 питания коммутатора ?.

Блок 8 задания тока и датчик 6 тока через измерительный выпрям((тель 9 соецинены с блоком 10 сравнения, выход которого соединен с нелинейным блоком с гистерезисной характеристикой, который выполнен в виде компаратора 11 с гистерезисом, одновибратора 12 и логического элемента

ИЛИ-НЕ 13, при этом выход блока 10 сравнения соединен с входом компараточником аналогового сигнала, определяющего среднее значение тока якорной обмотки. Измерительный выпрямитель 9 реализует функцию (5

Г = К, )i), (1) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Сигнал на выходе блока 10 сравнения определяется выражением (2) Е = Е

Г

Ширина петли гистерезиса блока 11 l определяет ширину "токового кори25 дора". Одновибратор 12 по -перепадам сигнала на входе 1/О формирует импульсы длитечьностью о, причем

>ОО>(е) 1"де (- cу((марная задержка прохождения сигнала у контура регуЗО пирования тока.

На диаграммах фиг. 2 приняты следующие обозначения." (р — ток якорной обмотки („ — ток датчика тока

Е,,..., F, выходные сигналы соот31 ветствующих блоков электропривода.

2 тора 11, выход которого соединен с первым входом логического элемента

ИЛИ-IIE 13 и через одновибратор 12 с вторым входом логического элемен5 та ИЛИ-НЕ 13, выход которого является выходом нелинейного блока с гистерезисной х-рактеристикой и соединен с вторыми входами схем 5 сов((адения .

Блок 8 задания тока является ис1 >л>/>/9

Диаграммы построены при условии, что угловая скорость двигателя в пределах рассматриваемого промежутка времени остается неизменной.. В момент времени t = 0 происходит включение устройства, при этом ток якорной об мотки нарастает по экспоненциальному закону с постоянной времени Т

1 > — где L R — индуктивность к я

Я 9 10 и активное сопротивление обмотки якоря. Когда сигнал на выходе блока сравнения F, больше ьР/2, происхо— дит переброска компаратора, что вы— зывает запирание транзисторов коммутатора. При этом ток в обмотке начинает спадать, протекая последовательно через обратные диоды и источник питания навстречу ЭДС последнего. При Г„ =- Г/2 происходит замыка- 20 ние ключей коммутатора в соответствии с положением ротора, и ток обмотки якоря опять нарастает. Далее процесс периодически повторяется.

На диаграмме фиг. 2 рассмотрены 2s два режима работы устройства. В пер— вом случае (при t (t,) длительность запертого состояния ключей коммутатора Т определяется шириной петли гистерезиса. аР. При этом 7„ >7 т.е. одновибратор 12 не оказывает влияния на работу регулятора тока в целом. При t > t, происходит увеличение сигнала задания F11, что приводит к существенному увеличению ско35 рости спада тока при размыкании ключей коммутатора и к уменьшению времени закрытого состояния ключей коммутатора . Если „ 4, транзисторы коммутатора не будут успевать за 40 время „ переходить в режим отсечки, что приведет к дополнительным потерям в коммутаторе, к ухудшению энергетических характеристик привода.

Поэтому в данном случае длительность 45 сигналов, запирающих ключи коммутатора, определяется не длительностью

7„, а длительностью импульсов од— новибратора > . При этом ширина

"токового коридора" несколько .увеличивается и становится функцией длительности импульсов одновибратоРа os

Таким образом, в электроприводе в

5 зависимости от его состояния, которое определяется величиной сигнала задания и соотношением ЭДС источника питания и противоЭДС якорной об>мотки, влияющих на скор >ст ь спев дания тока при размыкэнпн ключей коммутатора, реализуется один из двух способов импульсного слежения за то— ком обмотки якоря. Первый способ заключается в ограничении отклонения

"тока от заданного значения величиной

+ Г/2. При втором способе контролируется только максимальная величина тока, а минимальная величина тока является функцией фиксированной задержки времени. Соотношение ширины петли гистерезиса и величины задержки выбираются исходя из обеспечения наиболее широкого диапазона регулирования тока и момента привода. Независимо от режима работы электропривода обесI печи ваются перемежающиеся состояния отсечки и насыщения транзисторных ключей коммутатора, что дает возможность получить высокие энергетические показатели устройства.

В предлагаемом устройстве обеспечивается повышение энергетических характеристик вентильного электропривода, что расширяет его предельные возможности и позволяет повысить мощность электроприводов с транзисторными коммутаторала .

Формула из обретения

Вентильный электропривод, сойеР жащий электродвигатель, подключенный к транзисторному коммутатору, датчик положения ротора, выходы которого подключены к входам логического формирователя 120-градусных сигналов управления коммутатором, выходы кото— рого соединены через первые входы. схем совпадения с управляющими входами транзисторного коммутатора, датчик тока в цепи питания коммутатора, выход которого связан с блоком сравнения, второй вход которого связан с блоком задания тока, а выход с нелинейным блоком с гистерезисной характеристикой, выход которого связан с вторыми входами схем совпадения, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетичес— ких показателей за счет ог»аничения частоты коммутации ключей коммутатора, введен измерительный выпрямитель, а нелинейный блок с гистерезисной характеристикой выполнен в виде компаратора с гистерезисом, одновибратора и логического элемента

ИЛИ вЂ , при этом вход измерительно1267573

Составитель В.Тарасов

Редактор Л. Гулько Техред H.Попович Корректор Е.Рошко

Заказ 5832/56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Госуцарстгенного комитета СССР по делам изобретений. и открытий

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

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

У го Выпрямителя подключ H K выхо/jBt", датчика тока, а выход подключен к выходу блока сравнения, выход последнего соединен с входом компаратора с гистерезисом, выход которого соединен с первым входом логического эле— мента ИЛИ вЂ” НЕ и через одновиб- ратор с вторьм входом логического элемента ИЛИ вЂ” HE, выход которого является выходом нелинейного блока с гистереэисной характеристикой.