Реверсивный вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления объектами различного назначения.Целью изобретения является улучшение качества регулирования. Реверсивный вентильный электропривод содержит двухфазную синхронную электрическую машину (СЭМ) 1, якорная обмотка которой через датчики 12 и 13 тока подключена к выходам полупроводникового инвертора (ПИ) 2. Выходы датчиков 12 и 13 подключены к входам блока 9 определения направления вращекия ротора, выходом подключенного к одному входу блока 8 изменения знака напряжения и к одному входу логического блока 11 совпадения,Втос W 1C ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„.12?9040 (51) 4 Н 02 P 6/02

33 j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3941109/24-07 (22) 26.07.85 (46) 23.12.86. Бкл. У 47 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени текстильный институт им. А.Н.Косыгина (72) В.А.Соловьев, А.М.Ланген и В.В.Волынкин (53) 621,313.292(088,8) (56) Михалев А.С., Миловзоров В.П.

Следящие системы с бесконтактными двигателями постоянного тока. - M.:

Энергия, 1979, с. 57-62, Авторское свидетельство СССР

Ф 1132329, кл. Н 02 К 29/02, 1984. о (54) РЕВЕРСИВНЫИ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электро. технике и может быть использовано в системах автоматического управления объектами различного назначения.Целью изобретения является улучшение качества регулирования. Реверсивный вентильный электропривод содержит двухфазную синхронную электрическую машину (СЭМ) 1, якорная обмотка которой через датчики 12 и 13 тока подключена к выходам полупроводникового инвертора (ПИ) 2. Выходы датчиков 12 и 13 подключены к входам блока 9 определения направления враще . ния ротора, выходом подключенного к одному входу блока 8 изменения знака напряжения и к одному входу логического блока 11 совпадения.Вто1279040

35 рой вход блока 8 соединен с нереверсивным датчиком 7 частоты вращения ротора, механически связанным с ротором С3М 1 и с сину сно-косинусным датчиком (СКД) 3 угла. Выход блока 8 подключен к одному входу элемента 5 сравнения, который вторым входом соединен с задатчиком 4 частоты вращения, а выходы — с входом блока 10 определения знака напряжения. Выход блока 10 соединен с другим входом логического блока 11, выход которого связан с одним входом предварительного усилителя (ПУ) 6 с

Изобретение относится к электротехнике, в частности к реверсивным вентильным электроприводам, и может быть использовано в приводах систем автоматического управления объектами различного назначения.

Цель изобретения — улучшение качества регулирования путем повышения быстродействия и надежности функционирования.

На фиг. 1 представлена функцио- ъ нальная схема реверсивного вентильного электропривода; на фиг, 2 †принципиальная электрическая схема двухвходового логического блока совпадения; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема дешифратора.

Реверсивный вентильный электропривод (фиг. 1) содержит двухфазную синхронную электрическую машину 1, якорная обмотка которой подключена к выходам полупроводникового инвертора

2, с входами которого соединены выходы синусно-косинусного датчика 3 положения ротора, к входу которого подключены последовательно соединенные задатчик 4 частоты вращения, элемент

5 сравнения и предваритепьный усилитель 6, нереверсивный датчик 7 частоты вращения ротора, выход которого соединен с основным входом блока 8 изменения знака напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом блока 9 определения направления вращения ротора, а выход соединен с вторым входом элемента 5 сравнения, блок 10 определения знака напряжения, двухступенчатым изменением коэффициента усиления. Другой вход ПУ 6 подключен к выходу элемента 5, а выход — к входу СКД 3, Выходы СКД 3 соединены с входами ПИ 2. При превышении частоты вращения СЭМ 1 заданного значения увеличивается коэффициент усиления ПУ 6, что приводит к увеличению тормозного момента СЭИ 1 и стабилизации частоты вращения. В результате сокращается длительность переходных процессов и, следователь но, повышается быстродействие элек тропривода. 1з.п. ф-лы, 3 ил.

3 двухвходовой логический блок 11 совпадения, два датчика 12 и 13 тока, причем предварительный усилитель 6 снабжен дополнительным входом изменения коэффициента усиления, а блок

9 определения направления вращения ротора выполнен в виде дешифратора

14 и двух компараторов 15 и 16. Выходы компараторов 15 и 16 соединены с входами дешифратора 14, выход которого.соединен с управляющим входом блока 8 изменения знака напряжения, а к входам компараторов подключены выходы датчиков 12 и 13 тока, включенных в цепи якорной обмотки синхронной электрической машины 1.

Вход блока 10 определения знака напряжения соединен с выходом элемента

5 сравнения, а его выход соединен с одним из входов двухвходового логического блока 11 совпадения, другой вход которого подключен к выходу блока 10 определения знака напряжения, )

9. выход соединен с дополнительным входом изменения коэффициента усиления предварительного усилителя 6.

Двухвходовой логический блок 11 совпадения (фиг. 2) содержит два-инвертора 17 и 18, два двухвходовых

30 логических элемента И 19 и 20 и двухвходовой логический элемент ИЛИ 21.

Вход первого инвертора 17 и один из входов первого логического элемента

И 19 подключены к выходу дешифратора

14, а вход второго инвертора 18 и второй вход первого логического элемента И 19 подключены к выходу бло3 12 ка 10 определения знака напряжения.

Входы инверторов 17 и 18 соединены с соответствующими входами второго логического элемента И 20. Выходы логических элементов И 19 и 20 подключены к входам логического элемента ИЛИ 21, выход которого является выходом двухвходового логического блока 11 совпадения.

Дешифратор 14 (фиг. 3) содержит инвертор 22, формирователь 23 коротких прямоугольных импульсов напряжения, вход которого соединен с выходом компаратора 16 напряжения, а к выходу подключен синхронизирующии вход синхронизируемого IK-триггера

24, Выход инвертора 22 соединен с

К-входом синхронизируемого IK-триггера 24, а его I-вход и вход инверто ра 22 подключены к выходу второго компаратора 15 напряжения.

Реверсивный вентильный электропривод работает следующим образом.

Напряжение задатчика 4 частоты вращения сравнивается в элементе

5 сравнения с выходным напряжением блока 8 изменения знака, представляющий собой напряжение обратной связи по частоте вращения. Выходное напряжение элемента 5 сравнения,прямо пропорциональное ошибке частоты вращения электродвигателя, усиливается управляемым предварительным усилителем 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления.его коэффициент усиления изменяется дискретно в зависимости от величины выходного напряжения двухвходового блока 11 совпадения. Если это напряжение соответствует логическому

"0", то коэффициент усиления управляемого предварительного усилителя

6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления равен значению, необходимому для устойчивой работы реверсивного вентильного электропри79040 4

40 косинуспого датчика 3 положения ротора, на выходе которого возникает два гармонических напряжения, сдвинутых одно относительно другого на

90 эл.град. Эти напряжения поступают на входы полупроводникового инвертора 2, работающего в усилительном режиме. Он формирует в секциях якорной обмотки токи, прямо пропорциональные выходным напряжением синусно-косинусного датчика 3 положения ротора, которые создают в таторе двухфазной синхронной электрической машины 1 вращающееся магнит-ное поле. В результате взаимодействия его с магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом ротора, образуется вращающийся момент электродвигателя, величина которого в связи с тем, что синусно-косинусный датчик 3 положения ротора представляет собой линейный элемент будет пропорциональна выходному напряжению управляемого предварительного усилителя с двухступенчатым изменением коэффициента усиления, а направления определяться знаком этого напряжейия. Этот вращающий момент приводит во вращение ротор двухфазной синхронной электрической машины

1 и нереверсивный датчик частоты вращения ротора (тахогенератор) 1 постоянного тока.

При вращении нереверсивного датчика 7 постоянного тока на его выходе возникает напряжение положительной полярности, модуль среднего значения которого прямо пропорционален частоте вращения реверсивного вентильного электропривода. Это напряжение поступает на вход блока 8 изменения знака, на выходе которого возникает напряжение, величина которого равна модулю выходного напряжения нереверсивного датчика 7 постоянного тока, а полярность определяется

55 вода в установившемся режиме. При изменении выходного двухвходового логического блока 11 совпадения 11 с логического "0" на логическую "1" коэффициент усиления управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления скачкообразно увеличивается.

Выходное напряжение управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления подается на вход синусновеличиной напряжения на управляющем входе блока 8 изменения знака. При равенстве ее логическому "0".полярность выходного напряжения блока 8 изменения знака будет положительной, а при соответствии логической "1" отрицательной.

Управление блоком 8 изменения знака осуществляется при помощи блока 9 определения напряжения вращения. При вращении электродвигателя выходные сигналы датчиков 12 и 13 то

12790 ка имеющие вид гармонических напряже) ний, сдвинутых одно относительно другого на 90 эл.град, поступают на входы соответствующих компараторов

16, 15 напряжения, которые преобразу- 5 ют эти напряжения в две последовательности проямоугольных импульсов напряжения, также сдвинутых друг относительно друга на 90 эл.град. В зависимости от знака их фазового рас- >О согласования, определяемого направлением вращения реверсивного вентильного электропривода, изменяется величина выходного напряжения дешифратора 14. При вращении электродвигателя по часовой стрелке, задаваемого установкой на выходе задатчика 4 частоты вращения напряжения положительной полярности, выходное напряжение дешифратора 14 будет соответ- 20 ствовать логическому "0", а при противоположном вращении — логической н1н

В установившемся режиме работы реверсивного вентильного электропривода при помощи напряжения задатчика

4 частоты вращения положительной полярности и соответственно вращении ротора по часовой стрелке выходное напряжение элемента 5 сравнения будет положительной полярности. Допустим, что при положительной полярности выходного напряжения выходное напряжение блока 10 определения знака напряжения соответствует логической 35

"1", а при отрицательной полярности — логическому "0". Тогда на один из входов двухвходового логического блока 11 совпадения будет поступать напряжение, равное логической "1", 40 а на другой — логическому "0". Выходное напряжение двухвходового логи.

I ческого блока 11 совпадения в этом случае будет соответствовать логическому "0", и коэффициент усиления управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиЛения будет равен меньшему значению, обеспечивающему устойчивую работу реверсивного вентильного электродвигателя в установившемся режиме.

При скачкообразном уменьшении выходного напряжения задатчика 4 частоты вращения выходное напряжение элемента 5 сравнения становится отрицательной полярности. Вращающий момент меняет свое направление и элек40 6 тропривод переводит в тормозной режим работы. Одновременно становится равным логическому "0" выходное напряжение блока 10 определения знака напряжения. Выходное напряжение дешифратора 14 при заданном направлении вращения электродвигателя будет также равно логическому "0". Выходное напряжение двухвходового логического блока 11 совпадения становится равным логической "1". Коэффициент усиления управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления скачкообразно увеличивается, Резко возрастает его выходное напряжение и соответственно тормозной момент электродвигателя, что приводит к уменьшению времени его ! торможения. При достижении частотой вращения электродвигателя нового заданного значения выходное напряжение элемента 5 сравнения снова становится положительной полярности и происходит уменьшение коэффициента усиления управляемого предварительного усилителя с двухступенчатым изменением коэффициента усиления.

При скачкообразном увеличении выходного напряжения задатчика 4 частоты вращения выходное напряжение элемента 5 сравнения будет положительной полярности. Поэтому электропривод будет разгоняться при меньшем значении коэффициента усиления управляемого предварительного усилителя с двухступенчатым изменением коэффициента усиления. Однако при появлении перерегулирования,т.е, превышения частотой вращения электродвигателя вновь заданного значения, выходное напряжение элемента

5 сравнения становится отрицательной полярности. Происходит увеличение коэффициента уСиления управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления и возрастает тормозящий момент электропривода. Это уменьшает время установления вновь заданного значения частоты вращения электропривода.

При противоположном направлении вращения в установившемся и переходных режимах реверсивный вентильный электропривод работа.ет аналогично.

Таким образом, эа счет дополнительного увеличения тормозящего мо1279040

10 тора, Фиг.2 мента, развиваемого реверсивным вентильным электродвигателем при превышении его частоты вращения заданного значения, осуществляемого путем увеличения в этот момент коэффициента усиления управляемого предварительного усилителя с двухступенчатым изменением коэффициента усиления, сокращается длительность переходных процессов и, следовательно, повышается быстродействие реверсивного вентильного электропривода и улучшается качество регулирования.!

Формула изобретения

1. Реверсивный вентильный электропривод, содержащий двухфазную синхронную электрическую машину, якор- 20 ная обмотка которой подключена к выходам полупроводникового инвертора, с входами которого соединены выходы синусно-косинусного датчика положения ротора, к входу которого подклю- 25 чены последовательно соединенные задатчик частоты вращения, элемент сравнения и предварительный усилитель, нереверсивный датчик частоты вращения ротора, выход которого сое- gp . динен с основным входом блока изменения знака напряжения „ управляющий вход которого соединен с выходом блока определения направления вращения ротора, а выход соединен 35 с вторым входом элемента сравнения, и блок определения знака напряжения, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования путем повышения быстродействия и надежности функционирования, в него введены двухвходовой логический блок совпадения, два датчика тока, предварительный усилитель снабжен дополнительным входом изменения коэффициента усиления, а блок определения направления вращения ротора выполнен в виде дешифратора и двух компараторов, при этом выходы компараторов соединены с входами дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом блока изменения знака напряжения, а к входам компараторов подключены выходы .датчиков тока, включенных в цепи якорной обмотки синхронной электрической машины, вход блока определения знака напряжения соединен с выходом элемента сравнения, а его выход соединен с одним из входов двухвходового логического блока совпадения,другой вход которого подключен к выходу блока определения знака напряжения, а выход соединен с дополни.тельным входом изменения коэффициента усиления предварительного усилителя.

2. Электропривод по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что дешифратор блока определения направления вращения ротора выполнен в виде синхронизируемого ХК-триггера, К-вход которого через инвертор объединен с входом и образует один вход дешифратора, а синхронизирующий вход триггера соединен с выходом формирователя коротких импульсов, вход которого является другим входом дешифра1279040

Составитель N.Ñîí

Редактор С.11екарь Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник

Закаэ 6852/57 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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