Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к импульсному регулированию частоты вращения электродвигателя постоянного тока, и может быть применено в системах автоматизированного электропривода быстродействующих станков, прессов, роботов . Цель изобретения - повышение КПД электропривода. Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к источнику питания 2. Выход элемента Сравнения 14 через логические , узлы 19, 20, узлы гальванической развязки 21, 23, 25, 27 и блоки управления 22, 24, 26, 28 соединен с силовыми ключами 4, 5, 6, 7. Каждый логический узел 19 (20) снабжен дополнительным входом через собственный элемент задержки, что позволяет повысить КПД электропривода за счет снижения уровня пульсаций тока электродвигателя и уменьшения частоты переключения силовых ключей. 4 ил.

ССНОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

I (51) S Н 02 Р 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ л 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 23. 08. 91. Бюл, М- 31 (6!) 1384170, (21) 4279795/07 (22) 09.07.87 (7!) украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (72) Н.С.Литвин, М.Е.Гольц, А.A.Прокопенко и Б.В. Гулыманов (53) 621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В !384)70, кл. Н 02 P 5/06, 30.01.87 ° (54) ЗЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к импульсному регулированию частоты вращения электродвигателя постоянного тока, и может быть применено в системах автоматиÄÄSUÄÄ 1471925 A 2 зированного электропривода быстродействующих станков, прессов, роботов. Цель изобретения — повышение

КПД электропривода. Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к источнику питания 2. Выход элемента сравнения 14 через логические узлы 19, 20, узлы гальванической развязки 21, 23, 25, 27 и блоки управления 22, 24, 26, 28 соединен с силовыми ключами 4, 5, 6, 7. Каждый логический узел 19 (20) снабжен дополнительным входом через собственный элемент задержки, что позволяет повысить КПД электропривода sa счет снижения уровня пульсаций тока элек- Ф

Ю тродвигателя и уменьшения частоты переключения силовых ключей. 4 ил.

1471925

Изобретение относится к электротехнике, а именно. к импульсному регулированию частоты вращения электродвигателя постоянного тока, и может найти применение в системах автоматизированного электропрппода быстро действующ гс станков, прессов, роботов.

Целью изобретения является повы" 10 шение КПД электропривода.

На фиг.. приведена блок-схема электропривода; на фиг,2 — схема логического узла; на фиг„3 - -пример выполнения элемента задержки логичес- 1 кого узла; на фиг.4 - диаграмма, поясняющая работу электропривода.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 (фиг.l), подключенный к источнику питания 2 20 через четырехключевой мостовой реверсор 3, состоящий иэ силовых клю" чей 4, 5, 6 и 7 и диодов 8, 9, 10 и

11 обратного моста. Датчик скорости, выполненный в виде тахогенератора 12, 25

J регулятор скорости 13 и элемент сравнения l4 соединены последовательно

Второй вход элемента сравнения !4 соединен с выходом датчика тока !5

- электродвигателя 1, а выход — с вхо" 30 дами детектора нуля 16 и компараторов уровня 17 и 18. Логический узел !

9 вторым входом подключен к выходу компаратора уровня !2, а первым входом, — к прямому выходу детектора нуля 16 .и к третьему входу логического узла 20,.Второй вход логического уз" ла 20 подключен к выходу компаратора уровня !8, а первый вход - к инверсному выходу детектора нуля 16 и треть" ему входу логического узла 19, прямой выход которого подключен через узел гальванической развязки 2! и блок управления 22 к входу силового ключа 4.

Инверс ь,й вьжод логического узла l9 подкхпа ен через узел гальванической развязки 23 и блок управления 24 к входу силового ключа 5. Узел гальваничееKOA развязки 25 выходом нодключен через блок управления 26 к входу е ьнового ключа 6, а первым входом - к прямому выходу логического уэла 20, инверсный выход которого подключен через узел гальванической раэвяэки 27 и блок управления 28 к входу силового ключа 7. Детектор ну55 ля 29 входом подключен к выходу регулятора скорости 13, а прямым выходом — к четвертому входу логического узла 19 и через элемент задержки 30 к вторым входам узлов гальванической развязки 23 и 25. Элемент задержки

3l входом соединен с инверсным выходом детектора нуля 29 и с четвертыи входом логического узла 20, а выходом — к вторым входам узлов гальванической развязки 21 и 27.

Логический узел 19 (20)(фиг.2) содержит последовательно соединенные элемент задержки 32 и элемент И 33; выход которого подключен к выходу К триггера 34, прямой и инверсный выходы которого подключены к одноименным клеммам логического узла 19 (20), первая, вторая, третья и четвертая входные клеммы которого подключены соответственно к входу 8 триггера 34, свободному входу элемента H 33 и к основному и блокировочному входам элемента задержки 32. Четвертая входная клемма логического узла 19 (20) является его дополнительным входом.

Элемент за е жки 32 логическог д р о узла !9 (20) может быть выполнен, например, (фнг.3) на двух элементах ИНЕ 35 и 36 и конденсаторе 37, Электропривод постоянного тока работает следующим образом.

Сигнал задания скорости 0з„ посту пает на вход регулятора скорости 13 (фиг.1), на другой вход которого поступает сигнал отрицательной обратI ной связи по скорости с тахогенератора 12, Пусть, например, U „ g О.

Тогда выходной сигнал регулятора скорости !3 U >.0, U> поступает Hs вход детектора нуля 29 и через злемент сравнения 14 на входы детекто" ра нуля 16 и компараторов уровня 17 и 18. Детектор нуля 29 задает налравление тока двигателя 1 в зависимости . от знака напряжения 11 . регулятора скорости 13. На инверсном выходе детектора нуля 29 и на выходе элемента задержки 31 устанавливаются .логические "0", в результате чего блокируется прохождение управляющих.сиг« налов через узлы гальванической развязки 21 и 27 и блоки управления 22 и 28 к силовым ключам 4 и 7. Логическая "1" на вы,".оде элемента .задержки

30 появляется через выдержку времени E после момента появления единицы на прямом выхода детекторе нуля 29. Логическая "1" на выходе зламента задержки 30 разревает прохождение управляющих сигналов через уз+!

471925 .

4 лы гальванической р-звязки 23 и 25 точник питания 2 — силовой ключ 6— и блоки управления 24 и 26 к силовым двигатель 1 - силовой ключ 5 — исключам 5 и 6. Состояние логического точник питания 2. Ток двигателя l u

Узла 19 (20}(фиг.2) определяется ло- пропорциональное ему напряжение датIt II

5 гическими 0 на его входах, причем чика тока 15 U> начинают воэраспервый вход является установочным, тать. Иодуль сигнала на выходе элевторой - предустановочным, третий — мента сравнения 14 уменьшается и. йо предустановочным с выдержкой времени достижении значения порога срабатываа четвертый — блокировочным. Эле- lg ния (фиг.4, t„,) переводит компаратор мент задержки 32 осуществляет отра- уровня 17 в состояние с единицей на ботку логического "0" с задержкой, выходе, кЬторая не изменяет состояа логической "1" беэ задержки при их ния логического узла 19. с поступлении на основной вход, если на блокировочном входе присутствует Как только U A т становится равлогическая "1". При поступлении на ным U> (фиг.4, t,), детектор нуля блокировочный вход элемента эадержкИ 16 переходит в состояние с единИцей

32 логического ".0" происходит его на инверсном и нулем на прямом выхоблокировка, на его выходе - логичес де, который поступает на первый и кая "1" независимо от сигнала на ос- 20 третий входы соответственно первого новном входе. 19 и второго 20 логических узлов. СоЛогическая "l" с прямого, а ло- стояние логического узла 19 изменяетгический "0" с инверсного выходов де .ся: на его прямом выходе появляется тектора нуля 29 поступают иа четвер единица, а на инверсном - ноль. Лотые входы соответственно первого 19 25 гический узел 20 состояния своего не

H второго 20 логических Узлов. Е pe-. изменяет, так как на его четвертом

II П эультате блокируется прохождение,„„ входе присутствует логическии 0 налов через элемент задержки 32 вто-> - поступающий с инверсного выхода деРого логического узла 20 и разреша- тектора нуля 29, в результате Элеется прохождение сигналов через эле- 30 мент задержки 32 (фиг.2) логического мент задержки 32 первого логического узла.20 оказывается заблокированным. узла !9. На прямом выходе первого Появление нуля на инверсном выходе детектора нуля 16 устанавливается ло- логического Узла 19 приводит к появгическая 1", а на инверсном - логи- лению нуля на выходе узла гальваниИ И ческий "0", который поступает на тре- 35 ческой развязки 23, что приводит к тий вход первого 19 и первый вход вто- снятию управлякицего сигнала с выхода

poro 20 логических узлов. Ноль на блока управления 24 силовым ключом первом входе логического узла 20 пе- 5, В течение времени выключения у реводит его в состояние с единицей силового ключа 5 ток двигателя про-, на прямом выходе. Если 0 больше

4О должает воэоастать. После выключения .порога срабатывания компаратора уровсилового ключа 5 (момент времени t ня 17, то на его выходе появляется „„ + - )

" + I > ) ток двигателя начинает палогический "0", который поступает на дать по цепи. двигатель 1 - диод 8второй вход логического узла !9 и через его элемент H 33 (фнг.2) на силовой ключ 6 — двигатель 1, С о-.

К вход триггера 34, переводя его в рость спада определяется электросостояние с единицей на инверсном вы- магнитной. постоянной двигателя 1, 3 ходе. Появление единиц на первых момент времени (t ), когда U ставходах узлов гальванической развяз- новится равным Н T детектор нуля ки 23 и 25 при наличии разрешающих 16 возвращается в состояние с нуием

50 единиц на вторых их входах приводит на инверсном выходе, которьй постук появлению единиц на их выходах и пает.иа первый вход логического узла управляющих сигналов на выходах бло- . 20, подтверждая его состояние, и на ков управления 24 и 26 силовыми клю- третий вход логического узла 19. Начами 5 и 6. Появление управляющего, чинается отсчет времени Г элеменсигнала иа силовом ключа приводит к том задержки 32 логического узла 19, егe z чению через время Т » . Нос- по окончании которого (t ) на инвер-. ле Вюючения силовых ключей 5 и 6, сном выходе логического узла !9 поабразуется цепь тока двигателя 1: ис- является логическая "l", что приво147 дит к появлению управляющего сигнала на входе силового ключа 5. По истечении времени включения о силовой ключ 5 включается. С этого момента времени (й ) ток двигателя 1 начинает возрастать по цепи: источник пита-, ния 2 - силовой ключ 6 — двигатель

1 - силовой ключ 5 - источник питания 2. В момент времени t U. ста- 10 новится равным 0< и детектор нуля

16 изменяет свое состояние. Появляется ноль на его прямом выходе. Это приводит к появлению нуля на инверс ном выходе логического узла 19 и-. снятию управляющего сигнала с силового ключа 5, который выключается по истечении времени выключения Г

Ток начинает падать до момента. вре MeRH tgу когда Од,т cTBHDBHTGR PGB 20 ным U, в результате чего изменяет свое состояние детектор нуля !6 и начинается отсчет времени С элемен« и том задержки 32 логического узла 19.

По истечении времени t< (момент t>) 25 подается управляющий сигнал на вход силового ключа 5, который включается через время включения силового ключа

1 л (момент 1 щ ). Процесс коммутации повторяется. Таким образом, коммутация тока двигателя 1 осуществляется силовым ключом 5 при постоянно вклю- . ченном силовом ключе 6. Команда на . выключение силового ключа 5 подается детектором нуля 16 при превышении то" 35 ком заданного значения н выполняется с задержкой на время выключения а "

1925 силового ключа. Команда на включение силового ключа подается детектором нуля 16 при спаде тока ниже заданного значения и выполняется с выдержкой времени Ф и с задержкой на вре-. ! .+ мя включения о > силового ключа.

Е ли напряжение на выходе регулятора скорости 13 меньше порога срабатывания компаратора уровня 17

/U, /-C. / 60 /, .то коммутация тока электродвигателя 1 осуществляется . аналогично описанному при неизменном состоянии компаратора уровня 17, начиная с момента появления U, на вью. ходе регулятора скорости 13.

Положительный эффект изобретения состоит в том, что снижение пульсаций тока двигателя и частоты переключения силовых ключей позволяет повысить КПД электропривода.

Формула изобретения

Электропривод постоянного тока по авт.св. Ф 1384170, о. т л и ч а - в щ и й, с я тем, что, с mense иовышения КПД каждый трехвходовой логический узел снабжен дополнителъиьк входом .через собственный элемеят, задержки, причем прямой и инверсный вы ходы второго детектора нуля подключены к дополнительным входам соответственно первого и второго логи ческих узлов.

1471925 дылд О f 1

Составитель Т.Рожкова

Редактор Т.Юрчикова Техред М.Ходанич Корректор Н.Гунько

Ъ У

Заказ 3442

Тираж 341 Подписное

"осударственного коцщтета

113035, Москва, Ж 35, Рауаская наб. д 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат Патент, г. ужгород, ул. Гагари

° 90 Гага ина 101