Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока. Расширение области применения за счет ограничения тока в режиме торможения обеспечивается применением двух пороговых элементов 17, 18 с несимметричной петлей гистерезиса i и логической схемы управления транзисторами 2,3,4,5 мостового преобразователя . Ограничение тока при этом достигается в режимах пуска, торможения и реверса с любой частотой вращения, 2 ил. W С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК с5ц 4 Н 02 P 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ит

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАы изОБРетений и ОтнРытий (21) 3933822/24-07 (22) 26.07,85 (46) 07.02,87. Бюл. И 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторскии и технологический институт релестроения (72) В.И. Никитин, В.И. Пименов и Г.П, Охоткин (S3) 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 782111, кл. Н 02 P 5/06, 1980

Авторское свидетельство СССР

N- 1051679, кл. Н 02 Р 5/06, 1983

„„SU» 1288880 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕИ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока, Расширение области применения эа счет ограничения тока в режиме торможения обеспечивается применением двух пороговых элементов 17, 18 с несимметричной петлей гистерезиса и логической схемы управления транзисторами 2,3,4,5 мостового преобразователя. Ограничение тока при этом достигается в режимах пуска, торможения и реверса с любой частотой врацения. 2 ил.

1288880 2

Выходы датчиков 8 и 12 токов соединены со входами первого ключа 19 и первого инвертора 23 и со входами второго ключа 20 и второго инвертора 24, выходы инверторов подключены ко входам соответственно третьего 21 и четвертого 22 ключа, управляющий вход первого 19 ключа соединен с первыми входами схем ИЛИ-НЕ 25 и 26 и с базой первого 2 транзистора, управляющий вход второго ключа соединен со вторыми входами схем ИЛИ-HF. ?5 и

26 и с базой второго 3 транзистора, выходы первой 25 и второй 26 схем

ИЛИ-НŠ— с управляющими входами соответственно третьего 21 и четвертого 22 ключей, прямой выход триггера 9 подключен к третьему входу первой 25 схемы ИЛИ-НЕ и к вторым вхо- I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в. электроприводах постоянного тока, Целью изобретения является рас-. ширение области применения за счет ограничения тока в режиме торможения.

На фиг.! приведена схема устройства для управления электродвигателем постоянного тока; на фиг ° 2в временные диаграммы работы устройства.

Устройство для управления электродвигателем 1 содержит мост на транзисторах 2 - 5, к одной диагона" ли которого подключен электродвигатель 1, а к другой — источник питания, первый 6 и второй 7 диоды, первый датчик 8 тока, а также триггер

9, первую 10 и вторую Il схемы И, второй датчик! 12 тока, третий 13 и четвертый 14 диоды, третью 15 и четвертую 16 схемы И, выходы которых соединены с базами третьего 4 и четвертого 5 транзисторов, два пороговых элемента 17 и 18 с несимметричной петлей гистерезиса, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первой 10 и второй 11 схем И, а также третьей 15 и четвертой 16 схем И, четыре ключа 19 — 22, выходы которых объединены и соединены со входами пороговых элементов

17 и 18, два инвертора 23 и 24 и две трехвходовые схемы ИЛИ-НЕ 25 и 26, причем датчики 8 и 12 токов выполнены в виде резисторов и включены в цепь эмиттеров соответственно первого 2 и второго 3 транзисторов.

1О

55 дам первой 10 и четвертой 16 схем И, инверсный вьгход триггера подключен к третьему входу второй 26 схемы

ИЛИ-НЕ и к вторым входам второй ll и третьей 15 схем И, диоды 6,7,13 и

14 включены между эмиттерами и коллекторами соответствующих транзисторов 2 — 5 встречно полярности источника питания.

Совокупность ключей 19 — 22 инверторов 23 и 24 и схем ИЛИ-НЕ 25 и 26 обеспечивает формирование непрерывного сигнала на входах пороговых элементов, пропорционального току электродвигателя 1, Устройство работает следующим образом.

Допустим, на вхо, S триггера 9 подан единичный сигнал !>8„ . Соглас"I но с входным сигналом S триггер 9 устанавливается в единичное состояние по прямому выходу, Единичный сигнал с прямого выхода триггера поступает на вторые входы логических схем

И 10 и 16, На первые входы всех четырех логических схем И !О, !1, 15 и 16 поступают .единичные сигналы с выходов пороговых элементов 17 и 18. В результате на выходах логических схем

И 10 и 16 появляются единичные сигналы, которые переводят транзисторы 2 и 5 в открытое состояние. Кроме того, единичным сигналом с выхода схемы И 10 замыкается быстродействующий ключ 19 и через него выход резистивного датчика 8 тока подключается к общему входу пороговых элементов 17 ,и 18. Нулевой сигнал на общем входе пороговых элементов соответствует отсутствию тока в силовой цепи устройства. Поэтому пороговые элементы сохраняют принятое единичное состояние по выходу, 1

При подаче питания на транзисторный мост в силовой цепи через открытый транзистор S электродвигатель транзистор 2 и датчик 8 тока начинает протекать ток, нарастающий по величине. Пропорционально току электродвигателя 1 увеличивается сигнал на выходе датчика тока 8 и соответственно сигнал на общем входе пороговых элементов 17 и 18 которые имеют неодинаковые по уровню пороги срабатывания. Порог срабатывания элемента

17 ниже порога срабатывания элемента

l8 на величину половины петли гистерезиса элемента !8.

88880

f5

25

3 )2

11ри достижении током уставки срабатывания порогового элемента 17 (момент времени на фиг.З) последний переключается в нулевое состояние по выходу, В соответствии с нулевым сигналом порогового элемента 17 появляется нулевой сигнал на выходе схемы И 16 и закрывается транзистор

5, Ток электродвигателя замыкается по цепи транзистор 2, датчики 8 и 12 тока и диод 7 ° При снижении тока до уровня включения порогового элемента 17 (момент времени 1 на виг,З) последний переключается в единичное состояние по выходу и, в свою очередь, переводит транзистор 5 в открытое состояние ° В дальнейшем процесс .работы устройства периодически повторяется в описанной последовательности, В якорной обмотке протекает ток, ограниченный на заданном уровне порогами переключения порого вого элемента, которые определяются шириной петли гистерезиса (фиг.2).

При выходе на установившуюся частоту вращения ток в якорной обмотке снижается до величины, меньшей порогов срабатывания элемента 17 (момент времени t> на фиг,З), и устройство принимает первоначальное состояние, при котором открыты транзисторы 2 и 5.

Для реверсирования или торможения электродвигателя необходимо снять единичный сигнал U>„< и подать сигнал 118„ »а К-вход триггера 9 ° Согласно входным сигналам RS-триггер устанавливается в единичное состояние по инверсному выходу и в нулевое состояние по прямому. Соответственно с переключением триггера появляются нулевые сигналы на выходах схем И

10 и 16 и единичные — на выходах схем И 11 и 15, так как на первые входы этих элементов поступают единичные сигналы с выходов пороговых элементов. Транзисторы 2 и 5 закрываются, транзисторы 3 и 4 открываются, кроме того, размыкается ключ

19 и замыкается ключ 20.

В момент запирания транзисторов

2 и 5 ток электродвигателя замыкается через обратные диоды 7 и 13 и датчик 12 тока, При этом направление тока встречно полярности источника питания и против ЭДС электродвигателя, Ток снижается до нуля (интервал времени 4-С на фиг,3), а затем на.чинает резко нарастать в этой цепи в прямом направлении через открытые транзисторы 3 и 4. Сигнал, пропорциональный току, выделяется на датчике !

2 тока и с его выхода поступает на общий вход пороговых элементов через замкнутый ключ 20.

При достижении током величины порога срабатывания элемента 17 (момент времени еб на фиг.Ç) последний переключается в нулевое состояние по выходу. Нулевым сигналом с его выхода закрывается транзистор 4, С этого момента ток замыкается по цепи через открытый транзистор 3, датчики

8 и 12 тока и обратный диод 6. Под действием ЭДС в этой цепи ток продолжает нарастать. При достижении током уровня уставки срабатывания порогового элемента 18 (момента времени t ) последний переключается в нулевое состояние по выходу. Нулевым сигна-„ лом с выхода элемента 18 транзистора

3 переводится в закрытое состояние, Ток протекает через обратные диоды

6 и 14 и датчик 8 тока, Одновременно с закрыванием транзистора 3 размыкается ключ 20 и замыкается ключ 21. В момент снижения тока до уровня включения порогового элемента 18 (t8 на фиг,З) последний переключается в единичное состояние по выходу. В соответствии с переключением открывается транзистор 3, размыкается ключ 21 и замыкается ключ 20. Далее процесс работы устройства повторяется в опи:санной последовательности, Таким образом, осуществляется ограничение тока вращающегося электродвигателя постоянного тока (ЭПТ) на интервале его торможения. Под действием тока в якорной обмотке ЭПТ интенсивно тормозится. При снижении частоты вращения до величины, близкой к нулевому значению, нарастание тока под действием ЭДС прекращается, и происходит его снижение (момент времени t< на фиг.3). В момент снижения тока до уровня срабатывания порогового элемента 17 (момент времени tio на фиг,3) последний переключается в единичное состояние по выходу. В соответствии с этим открывается транзистор 4. Через открытые транзисторы 4 и 3 и датчик 12,тока в якорной обмотке будет нарастать ток под действием напряжения источника питания °

12888

Нарастание тока приводит к включению порогового элемента 17 в нуле; вое состояние по выходу с последующим запиранием транзистора 4 и замыканием тока по цепи: транзистор 3, датчики 8 и 12 тока и диод 6, На общий вход пороговых элементов поступает сигнал с датчика 12 тока через открытый ключ 2, Далее процессы переключения транзистора 4 периодичес- >0 ки повторяются. По истечении некоторого времени электродвигатель останавливается, затем начинает разго няться в противоположную сторону °

Процесс ограничения тока на данном этапе аналогичен описанному процессу пуска °

Нри реализации процессов пуска и торможения электродвигателя необходимо в момент полной остановки рото- 20 ра снять питающее напряжение с транзисторного моста или уменьшить уставку токоограничения до нуля, Устройство обеспечивает ограничение тока электродвигателя во всех режимах работы: при пуске, торможении и реверсе с любой частоты вращения °

Формула изобретения

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее транзисторный мост, к одной ди- 35 агонали которого подключен электродвигатель, а к другой — источник питания, первый и второй диоды, первыи датчик тока, триггер, первую и вторую схемы И, выходы которых соединены 40 с базами первого и второго транзисторов, эмиттерами связанных с отрицательным выводом источника питания, вторые входы схем И обьединены и связаны с выходом триггера, о т л и ч а- 45 ю щ е е с я тем, что, е целью рас80 6 щирения области применения за счет ограничения тока в режиме торможения в него введены второй датчик тока, третий и четвертый диод, третья и четвертая схема И, выходы которых соединены с базами соответственно третьего и четвертого транзисторов, два пороговых элемента с несимметричной петлей гистерезиса, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первой и второй схем

И и с первыми входами третьей и четвертой схем И, четыре ключа, выходы которых объединены и соединены со входами пороговых элементов с несимметричной г етлей гистерезиса, два инвертора и две трехвходовые схемы

ИЛИ-НГ, причем датчики токов выполнены в виде резисторов и включены в цепь эмиттеров соответственно первоГо и BtopoI о транзисторов> выходы датчиков тока соединены соответственно с входами первого ключа и первого инвертора и с входами второго ключа и второго инвертора, выходы инверторов подключены ко входам соответственно третьего и четвертого ключа, управляющий вход первого ключа соединен с первыми входами схем ИЛИ-НЕ и базой первого транзистора, управляющий вход второго ключа соединен со вторыми входами схем ИЛИ-НЕ и базой второго транзистора, выходы первой и второй схем ИЛИ-HE соединены с управляющими входами соответственно третьего и четвертого ключей, прямой выход триггера подключен к третьему входу первой схемы ИЛИ-НЕ и к вторым входам первой и четвертой схем И, инверсный выход триггера подключен к третьему входу второй схемы

ИЛИ-HF. и к вторым входам второй и третьей схем И, диоды BK"почены между эмиттерами и коллекторами соответствующих транзисторов встречно полярности источника питания.!

288880

Подписное

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

М

Llp

Ьп

Составитель В. Трохименко

Редактор Н. Егорова, Техред H.Bepec Корректор A. Тяско,Заказ 782Г/57 Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

f