Вентильный электродвигатель с токовым регулированием

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение качества регулирования и расширение функциональных возможностей путем обеспечения двух тормозных режимов, р этой целью вентильный электродвигатель снабжен трехвходовыми логическими сумматорами 37, 38, задатчиком 39 режимов работы Стоп. Каждая группа 12, 13 ключей преобразователя 5 частоты снабжена вторыми объединенными между собой дополнительными входами, подключенными к выходу одного из сумматоров. Первые и вторые входы сумматоров попарно объединены и подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 26. Третьи входы сумматоров объединены с третьими входами элементов Запрет 23, 29 и подключены к выходу зздатчика 39. В зависимости от сигнала на выходе задатчика 39 организуется поочередная работа логических сумматоров 37, 38 и логических элементов Запрет 23, 29, тем самым реализуются режимы динамического торможения и торможения противовключением, при этом счетный триггер организует поочередную работу анодной и катодной групп 12, 13 ключей преобразователя 5 частоты. 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

P ECI;Yb Jl VIK

IsIIs Н 02 К 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

l (и

«4

О

CII

ОО

Ь3 (61) 1494188 (21) 4625135/07 (22) 26.12,88 (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (72) В.И.Катаев (53) 621.316,778 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1494188, кл. Н 02 P 6/02, 1989. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

С TOKOBbIM РЕГУЛИРОВАНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение качества регулирования и расширение функциональных воэможностей путем обеспечения двух тормозных режимов. этой целью вентильный электродвигатель снабжен трехвходовыми логическими сумматорами 37, 38, задатчиком 39 режимов работы

"Пуск" и "Стоп". Каждая группа 12, 13 клюSU 1676018 А2 чей преобразователя 5 частоты снабжена вторыми объединенными между собой дополнительными входами, подключенными к выходу одного из сумматоров. Первые и вторые входы сумматоров попарно объединены и подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 26.

Третьи входы сумматоров объединены с третьими входами элементов "Запрет" 23, 29 и подключены к выходу задатчика 39. В зависимости от сигнала на выходе задатчика 39 организуется поочередная работа логических сумматоров 37, 38 и логических элементов "Запрет" 23, 29, тем самым реализуются режимы динамического торможения и торможения противовключением, IlpM этом счетный триггер организует поочередную работу анодной и катодной групп 12, 13 ключей преобразователя 5 частоты. 3 ил.

1676018

Изобретение относится к электротехнике, может быть испсльзовано в электроприводах с вентильными электродвигателями и является усовершенствованием изобретения по авт. св. N 1494188.

Целью изобретения является повышение качества регулирования и расширение функциональных возможностей путем обеспечения двух тормозных режимов, На фиг.1 представлена структурно-функциональная схема вентильного электродвигателя; на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу; на фиг,3 и 4 — примеры выполнения управляемого логического сумматора.

Вентильный электродвигатель (фиг,1) с токовым регулированием содержит электрическую машину 1, фазы 2-4 якорной обмотки которой подключены к выходам мостового преобразователя 5 частоты на полностью управляемых ключах 6-11, образующих анодную 12 и катодную 13 группы, основные входы 14-19 управления которых подключены к выходам источника 20 управляющих сигналов, первые дополнительные входы анодной группы 12 ключей объединены и образуют вход 21 токового регулирования анодной группы 12 ключей, который подключен к выходу 22 первого логического элемента ЗАПРЕТ 23, первый управляющий вход 24 которого подключен к прямому выходу 25 счетного триггера 26, к инверсному выходу 27 которого подкгночен первый управляющий вход 28 второго логического элемента ЗАПРЕ1 29, информационные входы 30 и 31 указанных логических элементов объединены и подключены к выходу 32 источника 33 импульсного токового регулирования и счетному входу 34 счетного триггера 26, информационный вход которого соединен с инверсным его выходом, катодная группа 13 ключей снабжена дополнительными входами, которые объединены и образуют вход 35 токового регулирования катодной группы ключей, к которому подключен выход 36 второго логического элемента ЗАПРЕТ 29.

В е нтил ьн ы и электродви гатель соде ржит также два трехвходовых логических сумматора 37, 38 и задатчик 39 режимов работы "Пуск" и "Стоп", Катодная и анодная группы ключей преобразователя частоты выполнены с вторыми дополнительными входами 40 и 41, которь:е объединены в группах и подключены к выходам 42 и 43 управляемых логических сумматоров 37 и

38. Логические элементы ЗАПРЕТ 23 и 29 выполнены с вторыми управляющими входами 44 и 45, которые объединены с управляющими входами 46 и 47 управляемых

15 логических сумматоров 37 и 38 и подключены к выходу 48 задатчика 39 режимов работы "Пуск" и "Стоп". Источник 20 управляющих сигналов выполйен с управляющим входом 49, подключенным к выходу

48 указанного задатчика 39 режимов работы, первые информационные входы 50 и 51 управляемых логических сумматоров объединены и подключены к выходу 32 источника 33 импульсного токового регулирования.

Вторые информационные входы 52 и 53 указанных логических сумматоров подключены к прямому 25 и инверсному 27 соответственно выходам счетного триггера 26.

Логические элементы ЗАПРЕТ 23 и 29 могут быть выполнены на базе различных логических схем, в частности, 3 — И-КЕ (фиг.1) Логические сумматоры 37 и 38 выполня20 ют аналогично и могут быть реализованы на базе различных логических схем (фиг.1, фиг.3 и фиг,4). При наличии на управляющем входе 46 логического сумматора 37 сигнала высокого логического уровня, на его выходе

25 42 принудительно устанавливается сигнал высокого логического уровня. При наличии на управляющем входе 46 сигнала низкого логического уровня логический сумматор 37 выполняет функцию логического суммиро30 вания сигналов, поступающих на его информационные входы 50 и 52, Логический сумматор 37 (фиг.1) может быть выполнен на логических элементах 2ИЛИ вЂ” HE и 2-ИЛИ. Выход элемента 2-ИЛИ

35 является выходом 42 сумматора 37, а один из входов — управляющим входом 46 сумматора 37. Выход элемента 2 — ИЛИ-HE подключен к другому входу элемента 2 — ИЛИ, а входы являются информационными входа40 ми 50 и 52 сумматора 37.

Логический сумматор 37 (фиг.3) может быть выполнен на сумматоре по модулю "2" с инверсным выходом, который является выходом сумматора 37, и элементах 2 — И и НЕ.

45 Выход элемента КЕ подключен к одному входу элемента 2-И, а вход, соединенный с одним из входов сумматора по модулю "2", является управляющим входом 46 логического сумматора 37. Выход элемента 2-И

50 подключен к второму входу сумматора по модулю "2", а третий вход указанного сумматора и второй вход элемента 2 — И являются информационными входами 50 и 52 управляемого логического сумматора 37.

55 Логический сумматор 37 (фиг.4) может быть выполнен на элементах 2-ИЛИ, 2 — ИНЕ и НЕ. Выход элемента HE подключен к одному из входов элемента 2-И-НЕ, выход которого является выходом 42 сумматора

37. Вход элемента HE является управляю1.676018 щим входом сумматора 37. Выход элемента

2 — ИЛИ подключен к второму входу 2 — И вЂ” НЕ, а входы являются информационными входами 50 и 52 управляющего логического сумматора 37. 5

Управление процессом естественной коммутации фаз обмотки якоря может осуществляться по разомкнутой схеме, например, когда источник 20 управления сигналов содержит задающий генератор и распреде- 10 литель импульсов, так и по замкнутой схеме, когда указанный источник представляет собой датчик положения ротора.

Источник 20 управляющих сигналов содержит, включенный последовательно 15 распределителю импульсов, реверсор. Управляющий вход реверсора является управляющим входом 49 источника 20 управляющих сигналов. При наличии единичного логического сигнала на управляю- 20 щем входе 49 источника 20 сигнала им формируются на своих выходах управляющие сигналы на вращение вправо, а при нулевом — влево, Управление процессом импульсного то- 25 кового регулирования может осуществляться по разомкнутой схеме, когда, например, источник 33 импульсов токового регулирования представляет собой ШИМ-модулятор, так и по замкнутой схеме, когда источник ЗЗ 30 импульсов содержит датчик тока электрической машины и пороговый элемент.

Счетный триггер 26 может выполняться как на базе 0-триггера, так и на базе цифрового двоичного счетчика с выходом младше- 35 го разряда.

Электрическая машина 1 может быть выполнена как синхронной, так и асинхронной с произвольным числом фаз обмотки якоря. Преобразователь 5 частоты выполня- 40 ют на полностью управляемых ключах (транзисторах, герконах и т,д.), Вентильный электродвигатель с токовым регулированием работает следующим образом. 45

Предположим, что на выходе 48 задатчика 39 режимов работы "Пуск" и "Стоп" установлен сигнал высокого логического уровня Оав (фиг,2). Источник 20 управляющих сигналов формирует на своих выходах 50 сигналы для вращения вправо в двигательном режиме на интервале времени tp — ц.

Осуществляется импульсное токовое регулирование, и ротор вентильного электродвигателя движется вправо внутри 55 межкоммутационного интервала, на котором в паузах токового регулирования (интервалы времени tt — n, тз-t4) фазы 2 и 3 обмотки якоря подключены к источнику питания с помощью ключей 6 и 10 преобразователя 5 частоты, и ток Iq в них нара тает.

Это обеспечивается тем. что на основных входах 14 и 18 ключей 6 и 10 присутствуют управляющие сигналы 0и и Ь ю.

Единичным управляющим сигналом 04з разблокированы выходы 22 и 36 элемен-.ов

ЗАПРЕТ 23 и 29 и заблокированы выходы 42 и 43 управляемых логических сумматоров 37 и 38. На интервале времени to-t, двигатель работает в двигательном режиме. Его работа ничем не отличается от работы основного технического решения. На выходах 42 и 43 управляемых логических сумматоров 37 v. 38 принудительно установлены сигналы 42 v

Блз высокого логического уровня, и импульсы Upz токового регулирования поочередно поступают на ключ б анодной и ключ 10 катодной группы через элементы ЗАПРЕТ

23 и 29.

В момент времени tg на выходе 48 задатчика 39 режимов работы появляется и на интервале времени тб-t14 присутствует сигнал нулевого уровня на торможение двигателя. По этому сигналу в источнике 20 управляющих сигналов формируется сигнал на вращение влево. Двигатель, продолжая вращаться вправо, тормозится в пределах межкоммутационного интервала, Т0К двигателя Ig меняет знак на противоположный под действием ЭДС вращения. На основных входах 15 и 19 преобразователя частоты 5 имеют место управляющие сигналы Uls u

U1g, соответствующие режиму про ивовключения. Элементы ЗАПРЕТ 23 и 29 заблокированы, и на их выходах принудительно установлены сигналы высоких логических уровней 022 и Мзда. Управляемые логические сумматоры 37 и 38 разблокированы, и с их выходов 42 и 43 на цепи управления ключей 7 и 9 поступают управляющие сигналы на интервале времени тв-t1<.

На интервалах времени to — tt, t

Указанный тормозной ток нарастает по контуру: транзистор 7 ансдной группы, фазы 3 и 2 обмотки якоря, обратный диод при транзисторе 6. На интервалах времени ts — tg u

t1z-öç, тормозной гок нарастает по контуру: транзистор 9 катодной группы, обратный диод при транзисторе 10, фазы 3 и 2 обмотки якоря, Спад тока происходит через диоды моста обратного тока в импульсах токового регулирования при разорванных ключах (интервал времени t7 — t8, tg — t10, t11 — tt2, т1з t>4). Поочередное распределение пауз между импульсами Uaz на замыкание ключей 7 и 9 различных групп преобразователя частоты 5 осуществляется по сигналам Uzg u

Uzz счетного триггера 26, поступающим в

1676018 противофазе на вторые информационные входы 52 и 53 управляемых логических сумматоров 37 и 38, Такое распределение осуществляется аналогично двигательному режиму.

Например, при появлении на интервале времени ts — тт, соответствующем паузе между единичными импульсами U33 токового регулирования, на втором информационном входе 52 логического сумматора 37 сигнала

052 низкОГО лоГическоГО уровня происходит замыкание ключа 7 анодной группы для нарастания тормозного. тока под действием

ЭДС вращения, На всех трех входах ключа

7 присутствуют сигналы высокого логического уровня. В следующую паузу между импульсами Uzz (интервал времени тв — t9) не происходит замыкания ключа 7, так как на входе 52 сумматора 37 имет место сигнал

Uaz высокого уровня, а на выходе сумматора

37 — низкого логического уровня (U42), В этом случае ключ 7 разорван, На укаэанном интервале времени замыкается ключ 9 катодной группы. Таким образом, происходит поочередное замыкание ключей различных групп преобразователя 5 частоты для нарастания тормозного тока динамического торможения.

В момент времени т15 поступает сигнал

U4g на разгон двигателя. Ток 1 меняет знак и его импульсное регулирование осуществляется аналогично описанному на интервале времени to-ts

Таким образом, достигается повышение качества токового регулирования и расширяются функциональные воэможности вентильного электродвигателя.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель с токовым регулированием по авт. св. М 1494188, отличающийся тем, что, с целью

10 повышения качества регулирования и расширения функциональных возможностей путем обеспечения двух тормозных режимов, дополнительно снабжен двумя трехвходовыми логическими сумматорами и

15 задатчиком режимов работы "Пуск" и

"Стоп", каждая группа ключей преобразователя частоты снабжена вторыми дополнительными входами, которые объединены, каждый логический элемент ЗАПРЕТ снаб20 жен вторым управляющим входом, при этом вторые дополнительные объединенные входы ключей каждой группы подключены к выходам соответствующего трехвходового логического сумматора, первые и вторые ин25 формационные входы сумматоров попарно объединены и подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера, а третьи информационные входы упомянутых сумматоров объединены и сое30 динены соответственно с вторыми управляющими входами логических элементов

ЗАПРЕТ и подключены к выходу задатчика режимов работы "Пуск" и "Стоп".

1676018

1676018

Шит 3

Составитель M.Ñîí

Редактор О.Хрипта Техред М,Моргентал Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Заказ 3010 Тираж 314 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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