Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах регулирования станков,- робо-- тов. Целью изобретения является повышение надежности и качества регулирования . Электропривод содержит электродвигатель 1, : подключенньш к источнику питания 2. Выход элемента сравнения 14 через логические 19, 20, уз.лы гальванической развязки 21,23,25,27 и блоки управления 22, 24,26,28, соединен с силовыми ключами 4, 5, 6, 7. Коэффициент использования силового источника питания повышается за счет переменной частоты коммутации, максимальное значение которой ограничивается. 5 ил. с €

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 Н 02 P )/06

Й,-;.Я ";9 Я с:РР11фЬ

ГОСУД АРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4040654/24-07 ,(22) 20.03.86 (46) 23.07.89. Бюл. ) ."- 27 (71) Украинский научно-исследовательсКНН институт станков и инструментов и Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (72) Н.В.Донской, П.Ю.Бахарев, Н.С,Литвин, II.Е.Гольц и А.А.Прокопенко ° (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Бродовский B.Н., Иванов Е.С.

Приводы с частотно-токовым управлением. II. Энергия„ 1974, с. 115.

Комплектный привод типа ЭШИР-1А.

Техническое описание и инструкция по экспуатации ИГЕВ, 656121.045.ТО.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к импульсному регулированию частоты вращения электро- . двигателя постоянного тока, и может найти применение в системах !автоматизированного электропривода быстродействующих станков, прессов с ЧПУ, роботов. Целью изобретения является повышение надежности и качества регулированця.

Иа фиг. 1 приведена блок-схема электропривода; на фиг.2 — схема логического узла; на фиг.3 — - схема узла ограничения минимальной длительности импульсов; на фиг.4,5 — диаграммы, поясняющие работу электропривода.

2 (54) ЭЛЕКТРОПРИБОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (5 7) Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах регулирования станков, роб гтов. Целью изобретения является повышение надежности и качества регулирования. Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к. источнику питания 2. Быход элемента сравнения 14 через логические узлъr

19, 20, узлы гальванической развязки

21,23,25,27 и блоки управления 22„

24,26,28, соединен с силовыми ключами 4, 5, 6, 7. Коэффициент использования силового источника питания повышается за счет переменной частоты с

® коммутации, максимальное значение которой ограничивается. 5 ил.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 (фиг.1), подключенный к источнику питания 2 через четырехключевой мостовой реверсор 3, состоящий из силовых ключей

4-7 и диодов обратного моста 8-11, последовательно соединенные датчик скорости, выполненный в виде тахогенератора 12, регулятор скорости 13 и элемент сравнения 14, второй вход которого соединен с выходом да" а:.— ка тока 15 электродвигателя 1, а !»: ход — с входами первого пете г нуля 16, первого 17 и втс рого 18, мпараторов уровня, первый логический узел 19, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора уровня 17, а первый вход — к прямому

3 1384170 выходу детектора нуля 16 и к третьему входу второго логического узла 20, второй вход которого подключен к выходу втсрого компаратора уровня 18., а первый вход — к инверсному выходу детектора нуля 16 и третьему входу первого логического узла 19., прямой выход которого подключен через первь1е узел гальванической развязки 21 10 и блок управления 22 к входу силового ключа 4, а инверсный выход — через ,вторые узел гальванической развязки

23 и блок управленияi24 к входу силового ключа 5, третий узел 25 гальванической развязки. выход которого подключен через третий блок управле— .ния 26 к входу силового ключа 6,, а вход — к прямому выходу второго логического узла 20, инверсный выход ко- 20 торого подключен через четвертый узел гальванической развязки 27 и блок управления 28 к входу силового ключа 7, второй детектор нуля 29, г вход которого подключен к выходу ре- 25 гулятора скорости 13, а прямой выход — через первый элемент задержки 30 к вторым входам второго 23 и третьего 25 узлов гальванической развязки, второй элемент задержки 31, вход которого псдключен к инверсному выходу второго детектора .нуля 29. а выход — к вторым входам первого 21 и четвертого 27 узлов гальванической развязки.

Кроме того, электропривод содержит блоки управления 22, 24, 26, 28, каждый из которых включает последовавательно соединенные узел ограничения минимальной длительности импульсов 40

32, формирователь двухполярных импульсов 33 и узел защиты 34, выход которого подключен к выходной клемме соответствующего блока управления 22, 24, 26, 28, входная клемма которого подключена в входу узла 32 ограниче- ния минимальной длительности.

Логические узлы 19, 20 (фиг.2), каждый из которых содержит последо50 вательно ссединенные. элемент. задержки 35 и элемент И 36, выход которого подключен к входу Р-триггера 37, прямой и инверсный выходы которого подключены к одноименным выходным клем55 мам соответствующе го ло гичес кого узла 19,20, первая, вторая и третья входные клеммы которого подключены соответственно к входу S-триггера 37, 4 свободному входу элемента И 36 и входу элемента задержки 35.

Узел 32 ограничения минимальной длительности импульсов (фиг. 3) содержит S-R-триггер 38, прямой выход которого через последовательно соединенные первые элемент задержки 39 и элемент И-НЕ 40 подключен к входу

R, а инверсный выход подключен к выходной клемме узла ограничения минимальной длительности импульсов 32 и через последовательно соединенные вторые элемент задержки 41 и элемент

И-НЕ 42 — к входу S свободный вход элемента И-НЕ 42 подключен к входной клемме узла ограничения минимальной длительности 32 и через инвертор 43к свободному входу элемента И-НЕ 40.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом.

В двигательном режиме сигнал задания скорости U „ поступает на вход регулятора скорости 13 на другой

Р вход которого поступает сигнал отри цательной обратной связи по скорости с тахогенератора 12.. Выходной сигнал

П т регуляТора скорости 13 поступает на вход детектора нуля 29 и через элемент сравнения 14 HG входы детектора нуля 16 и компараторов уровня 17 и 18. Детектор нуля 29 задает направление тока двигателя в зависимости от знака напряжения U регулятора скорости 13, а детектор нуля 16 и компараторы 17 и 18 определяют режимы работы мостового реверсора 3 в зависимости от разности сигналов задания тока U и .датчика тока 15

Бд т,, величина которого пропорциональна истинному значению тока двигателя 1. Пороги срабатывания + U компараторов уровня (7 и 18 определяют максимальное значение пульсаций тогда на прямом выходе детектора 29 нуля и элемента задержки 30 устанавливаются логические нули, в результате чего блокируется прохождение управляющих сигналов через узлы 23 и 25 гальванической развязки и блоки управления силовыми ключами 5 и 6.

На инверсном выходе детектора нуля 29 устанавливается логическая единица, которая через выдержку времени L, появляется на выходе элемента задержки 31.

Таким образом, в зависимости от знака напряжения U > детектор ну45

5 13841 ля 29 блокирует прохождение управляю щих импульсов к силовым ключам 5, 6 (4, 7) -одного направления и разрешает их прохожденйе к силовым ключам 4 5

7 (5,6) другого направления. На прямом выходе детектора нуля 16.устанавливается логический нуль, который поступает на первый вход первого 1 9 и третий вход второго 20 логи- 1( ческих узлов. На выходе компаратора уровня 17 устанавливается единица. Состояние логического узла 19 (20) (фиг. 2) определяется логическими нулями на его входах, причем первый вход является установочным, второй— предустановочным, а третий — предустановочным с выдержкой времени а .

Нуль на первом входе логического узла 19 определяет состояние его S-R 20 триггера 37 (фиг. 2), на прямом выходе — логическая единица. Если tV„ >

)lqV I, то на выходе компаратора уровня 18 (фиг. 1) появляется нуль, который поступает на второй вход логи- 25 ческого узла 20 и через его элемент

И 36 (фиг. 2) — на вход R-триггера 37, переводя его в состояние с единицей на инверсном выходе. Таким образом, появляются логические единицы на ЗО прямом выходе первого 19 и инверсном выходе второго 20 узлов гальванической развязки. Появление единиц на первых входах узлов гальванической развязки 21 и 27 при наличии разрешающих единиц на вторых входах приводит к появлению единиц на их выходах и управляющих сигналов, на выходах блоков управления 22 и 28 ° Силовые ключи 4 и 7 включаются. Образуется 40 цепь тока электродвигателя 1 : источник питания 2 — силовой ключ 4— электродвигатель 1 — силовой ключ 7— источник питания 2. Ток электродвигателя 1 и пропорциональное ему напряжение Цд, датчика тока 15 начинают возрастать. Так как датчик. тока 15 осуществляет отрицательную обратную связь по току, то модуль сигнала Иа выходе элемента сравнения 14.начинает 50 уменьшаться и при достижении значеI ния порога срабатывания переводит компаратор уровня 18 в состояние с единицей на выходе. Состояние логического узла 20 не изменяется и ток двигателя возрастает до тех пор пока

Б т,не станет равным У „ . Детектор нуля 16 переходит в состояние с единицей на прямом выходе и нулем на ин70 6 версном выходе. Состояние логического узла 19 не изменяется. Появление нуля на входе S-триггера 37 (фиг.2) логического узла 20 изменяет его состояние, Появляется нуль на инверсном выходе логического узла 20 (фиг.1) и выходе узла гальванической развязки 27, что приводит к снятию управляюцего сигнала с выхода блока управления 28. Силовой ключ 7 выключается;

ЭДС электродвигателя 1 направлена встречно току, поэтому он начинает спадать по цепи: электродвигатель 1диод, 10 — силовой ключ 4 — электро двигатель 1. Детектор нуля 16 возвра- . щается в состояние с нулем на прямом выходе, что продтверждает состояние логического узла 19. Нуль с прямого выхода детектора нуля.16 поступает на третий вход логического узла 20, начинается отсчет времени эле1 ментом задержки 35 (фиг.2) логичес.кого узла 20,. по окончании которого ., на выходах элемента задержки 35 и элемента И 36 появляется нуль, который переводит триггер 37 в состояние с единицей на инверсном выходе. На первом входе узла гальванической развязки 27 появляется единица, а на выходе блока управления 28 — управляющий сигнал, включающий силовой кл|оч 7.

Образуется цепь тока электродвигателя 1: источник питания 2. — силовой ключ 4 †. электродвигатель 1 — силовой ключ 7 — источник питания 2. Ток электродвигателя 1 и Бд, — возрастают.

В момент времени, когда напряжение на выходе элемента сравнения 14 станет равным нулю, детектор нуля 16 снова изменяет состояние, на его инверсном выходе появляется нуль, который изменяет состояние логического узла 20. На первом входе и выходе узла гальванической развязки 27 появляется нуль, что приводит к снятию управляющего сигнала со входа силового ключа 7 и его выключению. Ток электродвигателя 1 спадает по цепи: электродвигатель 1 — диод 10 — силовой ключ 4 — электродвигатель 1. Детектор нуля 16, возвращается в состояние с нулем на прямом выходе. НачинаW ется отсчет времени а элементом задержки 35 (фиг. 2), логического узла 20, по окончании которого на инверсном выходе логического узла

20 появляется логическая единица, что приводит к включению силового ключа

1384170

7. Процесс коммутации повторяется.

Таким образом, коммутация тока электродвигателя 1 осуществляется си5 ловым ключом 7 при включенном силовом ключе 4. Команду на выключение силового ключа 7 подает детектор нуля 16 без задержки при достижении током электродвигателя I заданного зна- 10 чения. Команда на включение силового ключа 7., подаваемая детектором нуля

16 при спаде тока, выполняется с выдержкой времени Г . Если напряжение на выходе регулятора скорости 13 15 меньше порога срабатывания компаратоРа уровня 18 jU>-, ((dU), то коммутация тока электродвигателя осуществляется аналогично описанному при неизменном состоянии компаратора уров- 20 ня 18, начиная с момента появления Uq на выходе, регулятора скорости 13.

При подаче команды на торможение на г выходе регулятора частоты вращения

13 изменяется полярность сигнала U (становится положительной). Изменяет свое состояние детектор нуля 29, на его инверсном выходе появляется нуль, который проходит через элемент за-! держки 31 и блокирует прохождение уп- 30 равляющих сигналов через узлы гальванической развязки 21, 27 и блоки управления 22, 28 к силовым ключам 4 и 7, которые выключаются. На прямом выходе детектора нуля 29 появляется единица, которая появляется.на выходе элемента задержки 30 после выдержки вРемени cq Величина Г выбирается из условия гарантированного выключения силовых ключей 4, 7 работав- 40 шей ранее диагонали. Одновременно изменяет свое состояние детектор нуля 29, детектор нуля 16 и компаратор уровня 17. Нуль на втором входе логического узла 19 приводит к появлению 45 единицы на его инверсном выходе. Нуль на первом входе логического узла 20 приводит к появлению единицы на пря- г мом выходе. Единицы на первых входах !, узлов гальванической развязки 23 и 25 вызывают появление управляющих сигналов на выходах блоков управления 24, 26 только по истечении выдержки времени ", элемента задержки 30. Таким образом, с момента изменения полярности сигнала U » на время Г„оказываются блокированными все четыре узла гальванической развязки 21, 23, 25 и 27. После выклочения силовых ключей 4 и 7 ток электродвигателя 1 спадает до нуля по цепи: электродвигатель 1 — диод 10 — источник питания 2 — диод 9 — электродвигатель 1.

По окончании выдержки времени с выхода элемента задержки 30 поступает разрешающая единица на вторые входы узлов гальванической развязки 23 и 25, на их выходах появляются единицы, что приводит к появлению управляющих сигналов на выходах блоков управления 24 и 26. Силовые ключи 5 и 6 включаются; Как только ток электродвигателя 1 становится равным нулю, он изменяет направление и начинает возрастать под действием согласно направленных ЭДС электродвигателя 1 и источника питания 2 по цепи: источник питания 2 - силовой ключ 6 — электродвигатель 1 — силовой ключ 5 — источник питания 2. Напряжение на выходе элемента сравнения 14 уменьшается и при достижении порога срабатывания компаратора уровня 17 переводит его в состояние с единицей на выходе, не изменяющей состояние логического узла 19. Как только ток электродвигателя 1 достигнет заданного значения, напряжение;на входе детектора нуля 16 становится равным нулю. Детектор нуля 16 изменяет состояние, на его прямом выходе появляется нуль, который поступает на первый вход первого 19 и третий вход второго 20 логических узлов.. Логический узел 19 изменяет состояние, нуль на его инверсном выходе приводит к снятию управляющего сигнала с силового ключа 5. Одновременно начинается отсчет времени С элементом 35 (фиг. 2) логического узла 20. С выключением силового ключа 5 образуется цепь тока: электродвигатель 1 — диод 8 — силовой ключ 6 — электродвигатель 1. Так как ЭДС электродвигателя 1 направлена согласно с током, ток продолжает возрастать, но с меньшей скоростью.

По окончании отсчета времени изменяет состояние логический узел 20, на его прямом выходе появляется нуль, который приводит к снятию управляющего сигнала с силового ключа 6 и его выключению. Ток электродвигаля 1 замыкается через встречно направленный источник питания 2 по цепи: электРодвигатель 1 — диод 8 — источник питания 2 — диод 11 — электродвига- . тель 1. Происходит режим рекуперации

1384170

25 энергии электродвигателя 1. в источник питания 2, ток начинает спадать.

В момент достижения током электродви- гателя 1 заданного значения напряжение на входе детектора нуля 16 становится равным нулю и он переходит в состояние с нулем на инверсном выходе. На прямом выходе логического узла 20 появляется единица, а на выходе блока управления 26 — управляющий сигнал. Включается ключ 6, ток электродвигателя 1 начинает возрастать через диод 8 и силовой ключ 6. Детек-. тор нуля 16 возвращается в состояние с нулем на прямом выходе, который поступает на третий вход логического узла 20. Начинается отсчет времени, по окончании которого на прямом выходе логического узла 20 появляется нуль.,Снимается управляющий сигнал с силового ключа 6, который выключается. Ток начинает спадать. Процесс коммутации повторяется.

Таким образом, коммутация тока осуществляется силовым ключом 6 при

1 выключенном силовом ключе 5. Команда на включение, силового ключа 6, подаваемая детектором нуля 16 при достижении током двигателей 1 заданного значения, выполняется без задержки.

Команда на выключение силового ключа б, подаваемая детектором нуля 16 при превышении током двигателя 1 задан35 ного значения, выполняется с выдержкой времени . На заключительном этапе торможения, когда ЭДС электродвигателя 1 мала и ток динамического торможения не возрастает, а уменьша- 40 ется, энергия потребляется от источника питания 2 для поддержания заданного уровня тока. Коммутация тока осуществляется силовым ключом 5 при включенном силовом ключе 6. Процесс протекает аналогично рассмотренному в двигательном режиме. Отсчет времени g îñóùåñòâëÿåò элемент задержки

35 логического узла 19 (фиг. 2). . Если торможение осуществляется вследствие подачи на вход электропри- 50 вода (UL„) команды на реверс, то по окончании процесса торможения полярности напряжений U> и У т не изменяются, поэтому не изменяется алгоритм работы детекторов нуля 16 и 29 и логических узлов 19 и 20. Скорость электродвигателя 1 меняет знак, начинается разгон в другую сторону.

Таким образом, пульсация ток, электродвигателя 1 в режимах при постоянном или медленно меняющемся напряжении задания тока U,, определяются выдержкой времени с элементов задержки 35 логических узлов 19 и 20 (фиг. 2), Это характерно для режима токоограничения, когда коммутируется максимальный ток преобразователя, ца относительно короткое время (до сотен миллисекунд) и при дпительной р, боте в установивших рехатмах под на грузкой.

Кроме того, элементы задержки 35 логических узлов 19 и 20 обеспечивают безлюфтовую работу электропривода при значениях выходного сигнала регулятора скорости, меньших порогов срабатывания компараторов уровня 17 и 18.

Выдержка времени ограничивает частоту коммутации силовых ключей в

1 этих режимах величиной f =; -, вы-бираемой из условия допустимых коммутационных потерь в силовых элементах °

В режимах, когда скорость изменения У большая, ошибка между действительным и заданным значениями тока (напряжение на выходе элемента сравнения 14) превышает порог срабатывания 1> Ul одного из компараторов уровня 17 или 18, что приводит к появлению логического нуля на его выходе.

Происходит безусловное включение силового ключа 5(7) при включенном силовом ключе 6(4) в режиме потребления энергии от источника питания 2 и безусловное выключение силового ключа 4 (6) при отключенном силовом ключе 7 (5) в режиме возврата энергии, даже если отсчет времени к этому времени не закончился. В первом случае ток электродвигателя 1 возрастает под действием источника питания 2 до заданного значения, а во втором случае ток спадает до за-. данного значения через обратные диоды под действием встречно направленного источника питания 2.

Изменение выходного напряжения регулятора скорости 13 U происходит, например„ по гармоническп:1у -i;i кону. Рассмотрим работу электр 1пр .вода в таком диапазоне изменен.; рости двигателя, когда ЗДС и;>;1ь,;.".:,. ки не сказывается на скорости нарастания и спада тока. нуль. Силовой ключ 5 включается. Ток возрастает до момента времени t6, когда он становится равным заданному значению, и по команде с детектора нуля 16 силовой ключ 5 выключается.

Ток начинает спадать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нуля 16 возвращается в состояние с нулем на инверсном выходе, который поступает на третий вход логического узла 19, начинает отсчет времени Г . Скорость нарастания Uä„ уменьшается до нуля по мере приближения к максимальному значению,. а затем изменяет знак и Uq, начинает убывать. Поэтому ошибка Б т. -Бд.т. сначала увеличивается, а затем,, не достигнув порога срабатывания компаратора уровня 17, начинает уменьшаться. В момент времени кончается отсчет времени, на инверсном выходе логического узла 19 появляется единица. Включается силовой ключ 5, и ток через него и сило— вой ключ 6 возрастает до заданного значения. В момент времени дна прямом выходе детектора нуля 16 появляется нуль,,что влечет за собой выключение силового ключа 5 и спад тока через диод 8 и силовой ключ 6. Начинается такжЕ отсчет времени "с элеЯ ментом задержки 35 логического узла

20 (фиг. 2). Однако скорость спада

U>- больше, чем скорость спада тока, поэтому ошибка U>- †.U z растет и в момент времени t достигает порога срабатывания компаратора уровня 18, который опрокидывается, нуль появляется на втором входе и прямом выходе логического узла 20, хотя отсчет времени с еще не закончился. Снимается управляющий сигнал с силового ключа 6. и он выключается. Ток электродвигателя 1 начинает протекать через диоды 8 и 11 встречно напряжению источника питания 2, формированно уменьшаясь.

Компаратор уровня 18 возвращается в состояние с единицей на выходе.

В момент времени t„,òîê достигает заданного значения, на инверсном выходе детектора нуля 16 появляется нуль, а на прямом выходе логического узла 20 — единица. Включается силовой ключ 6. Ток электродвигателя 1 замыкается по цепи: электродвигатель .1 — диод 8 — силовой ключ 6 элетродвигатель 1. Скорость спада тока уменьшается, ошибка на выходе элемента сравнения 14 растет и в мо-1384170 12

К моменту времени t z все четыре ключа 4, 5, 6 и 7 выключены, так как

1 на первых входах узлов гальванической развязки 21, 27 имеются логические нули, а узлы гальванической развязки

23, 35, имеющие единицы на первых входах, блокированы нулями по вторым входам детектором нуля 29. Ток электодвигателя 1 спадает через диоды 10 и 9, в момент времени меняет знак

U>„.. На инверсном выходе детектора нуля 29 появляется нуль, который блокирует узлы гальванической развязки 21, 27. Единица на прямом выходе детектора нуля 29 проходит через элемент задержки 30 с выдержкой времени

-С обычно равной 10-30 мкс, после чего подается управляющий сигнал на силовые ключи 5 - 6. Ток электродви- 20 гателя 1 на интервале t - t<продолжает спадать через диоды обратного моста 10 и 9 и в момент времени t ста 1 новится равным нулю, а затем меняет знак и начинает возрастать под дейст- 25 вием источника питания 2 через силовые ключи 6 и 5. В момент времени ток электродвигателя 1 становится равным заданному значению, детектор нуля 16 изменяет состояние, появляет- 30 ся нуль на первом входе и инверсном выходе логического узла 19. Силовой ключ 5 выключается. Ток начинает спадать через диод 8 и силовой ключ 6.

Дете.ктор нуля 16 возвращается в сос— тояние с нулем на инверсном выходе, начинается отсчет времени элементом 35 (фиг.2) логического узла 19.

Однако увеличение напряжения на выходе элемента сравнения 14 (фиг.1) за 40 счет постоянно растущего U приводит в момент времени к опрокидыванию компаратора уровня 17 и появлению на его выходе нуля. На инверсном выходе логического узла 19 появляется едини- 45 ца, хотя отсчет/времени еще не закончился. Включается силовой ключ 5, и через него и включенный силовой ключ 6 ток электродвигателя 1 возрастает до заданного значения в момент времени t<. Детектор нуля 16 переходит в состояние с нулем на прямом выходе, что приводит к появлению нуля на инверсном выходе логического узла 19 и выключению силового ключа 5. Ток спадает до момента t<, когда ошибка U -U T достигает порога срабатывания бУ компаратора уровня 17, на выходе которого появляется

13 1384 мент времени «на выходе компаратора уровня 18 и на прямом выходе логического узла 20 появляется нуль.

Силовой ключ 6 выключается . Ток спа-дает через обратные диоды 8, 11.

Ошибка U>Ä â€” . уменьшается, оставаясь отрицательной. На вторых входах узлов гальванической развязки 23 и 25 сохраняются логические единицы, а на вторых входах узлов гальванической развязки 21 и 27 — логические г нули. В момент времени t происходит смена полярности Н,, изменяется состояние детектора нуля 29, при неизменном состоянии детектора нуля 16 и компараторов уровня 17 и 18.

Нуль с прямого выхода детектора нуля 29 проходит элемент задержки 30 и блокирует узлы гальванической развязки 23 и 25. Разрешающая единица на вторых входах узлов гальваничес кой развязки 21 и 27 появляется через выдержку ь, осуществляемую элеменР. том задержки 31. Ток двигателя продолжает спадать до нуля через обратные диоды 8 и 11, а затем меняет направление и начинает возрастать че- рез спловые ключи 4 и 7 до момента

trö, когда он достигнет заданного значения. Процесс отработки отрицательной полуволны Б аналогичен описанному.

Таким образом, управление силовыми ключами мостового реверсора 3 осуществляется детектором нуля 16, а также компараторами уровня 17 и 18 (фиг. 1) при больших скоростях изменения У и элементами задержки 35 (фиг. 2) логических узлов 19 и 20 при малых скоростях измерения U> или постоянных значениях Uqq

В состав каждого блока управления 22, 24, 26, 28 входят последовательно соединенные узел ограничения минимальной длительности импульсов 32у формирователь двухполярных импульсов

33 и узел защиты 34. Элементы задержки 41 и 39, входящие в узел ограничения минимальной длительности импульсов 32, вступают в работу только при малой длительности соответственно паузы и управляющего импульса. Они обеспечивают увеличение длительности выключенного и включенного состояний силового ключа соответственно до и Г . Этим обеспечивается гарантиро1 ванная подготовка элементов формирователей траекторий включения и выклю170 l4 чепия силового ключа к работе. Рабо-, та узла огра пчепил минимальной длительности импугп сов 32 (фиг.3) поясняется време пымп дпаграммамп, 5 приведенными па vrrr. 5, где:

1 а, б - сигналы па первом и втором выход»х узла гальванической раэвяэкп 21; в, г, — сигналы на входе и выходе инвертора 43 узла огр»ппч, - ния минимальной длительности импульсов 32; д, е — выходные сигналы элеьп .и- ов задержки 41 и 39, соответственно; ж — выходной сигнал на инверсном выходе триггера 38; з — сигнал на выходе уэлл за—

20 щиты 34.

Наличие управляющего сигнала и» выходе блока управления 22 (24, 26, 28) зависит от наличпя логической единицы на выходе узла гальвани ;cc25 кой развязки 21 (23> 25, 27) и от состояния элементов задержки 39 и 41.

Пусть на второй вход узла га гьвапической развязки 21 (фпг. 1) поступает разрешающая единица, а на первыйпоследовательность импульсов. К моменту времени (фиг. 5) на гыхаде элемента задержки 41 присутствует единица. В момент времени t на выходе

1 узла гальванической развязки 21 появляется единица, а па выходе эле35 мента И-НЕ 42 пуль, который переводит

S-R-триггер 38 в состояние с пулем на инверсном выходе. На выходе элемента задержки 41 появляется нуль. Ед 1нпца

4О на выходе элемента задержки 39 появляется через выдержку времени L< в момент времени t = + <- . Нуль с ггг;— версного выхода триггера 38 поступает также на вход формирователя двухполяр33 (фиг. 1), приводит к появлению на его выходе. напяжения управления. Например, напряжение управления, переводящее силовой ключ в замкнутое состояние, 5О имеет положительную полярность, а разомкнутое — отрицательную полярность. Тогда на входе элемента эаьвrты 34 в момент времени t< появляется положительный потенциал, который по- ступает через элемент защиты 34 па вход силового ключа 4 и включает его.

В момент времени t> ) (t + r. <) rra выходе, узла гальванической развязки 21 появляется нуль, а на выходе ппвертора

15 138417 единица. На обоих входах элемента ИНН 40 имеются единицы, поэтому на входе R-триггера 38 появляется нуль, который опрокидывает триггер 38. Нуль с прямого выхода триггера 38 сразу же проходит через элемент задержки 39 на вход элемента И-НЕ 40.. Единица с инверсного выхода триггера 38 поступает на вход формирователя двухполярных импульсов 33 и на вход элемента задержки 41, на выходе которого единица появляется с выдержкой времени Lg

s момент времени tq .С приходом единицы на упруавляющий вход формирователя двух.1 полярных импульсов 33 в момент на входе элемента защиты 34 появляется отрицательный потенциал, который выключает силовой ключ 4.

В момент времени t<)(t>+ L>) на вы- 20 ходе узла гальванической развязки 21 появляется единица, на выходе элемента И-HE 42 - нуль, т.к. на выходе элемента задержки 41 присутствует единица. Триггер 38 опрокидывается, 25 на его инверсном выходе появляется нуль, который без задержки проходит на вход элемента И-HE 42. На входе элемента защиты 34 появляется положительный потенциал, который включает силовой ключ 4. Единица с прямого выхода триггера 38 появляется на выходе элемента задержки 39 с выдержкой,.

Таким образом, управляющий сигнал (единица на выходе узла гальвани ческой развязки 21) проходит через 35 узел ограничения минимальной длительности импульсов 32 без задержки, если предшествующая ему пауза (нуль на выходе узла гальванической развязки 21) была не менее выдержки време40 ни .ь элемента задержки 41. Команда на выключение силового ключа (нуль на выходе узла гальванической развязки 21) проходит через узел ограниче" ния минимальной длительности импуль45 сов 32 без задержки, если силовой ключ был включен не менее, чем на время Т1 к моменту подачи команды.

В момент времени tq (t + Lq) появляется единица на выходе инвертора

43, которая без задержки проходит через узел ограничения минимальной длительности импульсов. Так как на выходе элемента задержки 39 имеется единица, на входе узла защиты появляется отрицательный потенциал, запирающий силовой ключ. С момента вре " мвни t> начинается отсчет времени 1,ь

0 16 элементов задержки 41. "Если в момент времени t>((t„+ Lz) на выходе элемента гальванической развязки 21 появляется единица, нуль на выходе элемента И-НЕ 42.появляется только после окончания отсчета С1, когда на выходе элемента задержки 41 появляется разрешающая единица. В момент в = еч +Ььтриггер 38 опрокиды ается, (" на его инверсном выходе появляется нуль. На силовой ключ 4 подается положительный потенциал. Отработка команд на выключение в момент 1:,,< на включение в момент tq производится без задержки, так как время включенного состояния силового ключа 4 больше выдержки 7<, а время выключенного больше, С . Если в момент времени t« C (t<> +,,1 ) Ha вход Уе е ограничения минимальной длительности импульсов 32 будет подана команда на выключение силового ключа 4 (нуль на выходе узла гальванической развяэ" ки 21), она будет отработана по окончании отсчета L в момент времени „ь+ . На инверсном выходе триггера 38 появится единица, на силовой ключ 4 будет подан отрицательный запирающий потенциал.

Таким образом, если длительность паузы (управляющего сигнала) на входе узла ограничения минимальной длитель-, ности импульсов меньше выдержки времени t-> (С ), силовой ключ не может включать ся (выключаться) раньше, чем окончится отсчет выдержки.

1 коммутации: Е

"-и кс + (.

"ь, ь

Таким образом, в предложенном электроприводе отсутствуют сквозные токи через силовые ключи, повышается надежность работы силовых ключей, повышается коэффициент использования силового источника питания за счет переменной частоты коммутации, максимальное значение которой ограничивается, осуществляется аварийная защита блоков управления силовыми ключами. Кроме того, повышается качество регулирования за счет отсутствия люфта по,сигналу задания тока и снижения запаздывания отработки этого

17, 138417 сигнала при больших скоростях его изменения.

2. Электропривод по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что узел ограничения минимальной длительности импульсов, содержит инвертор, S-R-триггер,,прямой выход которого через последовательно соединенные первые элемент задержки и элемент И-НЕ подключен к К-входу, а инверсный выход

RS-триггера подключен к выходной клемме узла ограничения минимальной длительности импульсов и через последовательно соединенные второй элемент задержки и элемент И-НŠ— к S-входу,сво-бодный вход второго элемента И-НЕ подключен к входной клемме узла ограничения минимальной длительности импульсов и через инвертор — к второму входу первого элемента И-НЕ.

Формула иэ обретения

1. Злектропривод.постоянного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к источнику питания через четырехключевой мостовой реверсор, последовательно соединенные датчик скорости, регулятор скорости и элемент сравнения, к второму входу которого подключен датчик тока электродвигателя, два детектора нуля с двумя выходами, два компаратора уровня, входы которых соединены между собой, четыре цепи из последовательно соединенных двухвходового узла гальванической развязки и блока управления силовым 2О ключом, содержащего формирователь двухполярных импульсов и подключенного к входу соотвествующего силового ключа, первый и второй, элементы задержки, выходы которых подключе- д ны к вторым входам соответственно третьего и четвертого узлов гальванической развязки, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения надежности и качества регулирования, в него введены два трехвходовых логических узла с двумя выходами, а в каждый блок управления силовым клю1 чом дополнительно введены узел защиты и узел ограничения минимальной длительности импульсов, вход которого подключен к входной клемме, а выход через последовательно соединенные формирователь двухполярных импульсов и узел защиты — к выходной клемме 40 блока управления силовым ключом, первые входы первого и второго узлов гальванической. развязки подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого логического узла, а первые входы третьего и четвертого узлов гальванической развязки подключены соответственно к прямому и ин-, версному выходам второго логического узла, третий вход которого подключен к первому входу первого логического узла и прямому выходу первого детек- тора нуля, вход которого подключен к входам кампараторов уровня и к выходу элемента сравнения, первый вход которого подключен к входу второго детектора нуля, прямой выход которого через первый элемент задержки, а инверсный выход через второй элемент задержки подключены к вторым входам соответственно второго и первого узлов гальванической развязки, выходы первого и второго компараторов уровня подключены к вторым входам соотвественно первого и второго логических узлов, свободные входы которых подключены к инверсному выходу первого детектора нуля, причем каждый из логических узлов содержит S-R-триггер, последовательно соединенные элемент задержки и элемент И, выход которого подключен к R — входу SR-триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к одноименным выходным клеммам логического узла, S-вход SRтриггера, свободный вход элемента И и вход элемента задержки подключены соответственно к первой, второй и третьей входным клеммам логического узла.

1384170

ll

)))! ) ) ! ) ) )

I I I I I

1 I

Фиа Р

Составитель N.Êðÿõòóíoâà

Редактор Е.Кравцова Техред М.Ходанич Корректор Л.Бескид

Заказ 4902 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101