Устройство для управления вентильным двигателем

 

Союз Соеетских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (11)723729

ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.01.77 (21) 2443785/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) N. Кл 2.

Н 02 К 29/02

Гоаударствеииый комитет (53) УДК 62-83:

621 313 014

3:621.382-52 (088.8) Опубликовано 25.03.80. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 27.03.80 ио даим изобретеиий и открытий

Л. Я. Зиннер, В. Д,. Каретный,А. И. Скороспешкин и М. С. Ольшанский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИ,ЛЬНЫМ ДВИГАТЕ,ЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным двигателям постоянного или переменного тока, питающимся через полупроводниковые преобразователи, которые управляются с помощью датчиков положения ротора. 5

Известен регулятор для вентильных электродвигателей с тиристорным коммутатором, в котором угол опережения включения секции задается сравнением постоянного напряжения, соответствующего величине тока, с пилообразным напряжением, а частота и наклон пропорциональны скорости двигателя (1). Однако такой регулятор требует введения в схему управления дополнительного генератора скорости, воздействующего на соответствующий каскад с целью поддержания постоянной амплитуды и пропорционального скорости изменения наклона пилообразного напряжения.

Известно устройство для управления вентильным двигателем, содержащее задающий генератор, датчики положения ротора, 20 подключенные к управляющим электродам через входные реле и формирователи импульсов. Устройство позволяет регулировать угол опережения включения с помощью сумматоров, выполненных, например, на магнитонакопительных элементах. количество которых соответствует количеству датчиков положения ротора (2).

Это устройство является наиболее близким по технической сущности к предложенному.

Однако оно требует совершенно идентичной работы всех каналов управления в диапазоне изменения как угла опережения, так и скорости вращения. В противном случае в работе двигателя наблюдаются качания, что приводит к неустойчивой работе. Кроме того, наличие большого количества каналов управления снижает надежность устройства в целом.

Целью изобретения является повышение плавности регулирования скорости.

Это достигается тем, что в предложенное устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, датчики положения ротора, реле датчиков. усилители, выходы которых подключены к формирователям импульсов основных и вспомогательных вентилей, введены элементы диоднотранзисторной логики. два генератора треугольного и один пилообразного напряжения

723729 и элементы сравнения, причем выходы реле датчиков через элементы диодно-транзисторной логики подключены к генераторам треугольного напряжения и генератору пилообразного напряжения, .выходы которых подключены к элементам сравнения, а последние выходами связаны с формирователями импульсов через усилители.

Для обеспечения возможности пуска каждый из формирователей импульсов основных вентилей соединен с выходами двух усилителей, а формирователи импульсов вспомогательных вентилей — с выходами трех усилителей.

На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2— принципиальная схема генератора треугольного напряжения; на фиг. 3 — 6 — эпюры напряжений в различных точках схемы устройства.

Устройство для управления вентильным электродвигателем содержит генератор 1 переменного напряжения, служащий для питания датчиков положения 2 — 7, реле датчиков 8 — 13, диодно-транзисторные логические схемы 14 — 19, генераторы 20, 21, треугольного напряжения, генератор 22 регулируемого пилообразного напряжения, элементы 23, 24 сравнения, усилители 25—

30, формирователи 31 — 36 импульсов основных тиристоров, формирователи 37 — 42 импульсов вспомогательных тиристоров.

Количество датчиков положения, элементов диодно-транзисторной логики, выходных усилителей, формирователей импульсов основных и вспомогательных тиристоров зависит от количества секций двигателя и схемы преобразователя. При трехсекционном двигателе и мостовом преобразователе число каждых из перечисленных элементов равно шести. Количество генераторов треугольного напряжения и элементов сравнения зависит только от схемы преобразователя (один— при однополупериодном, два — при мостовом). Независимо от схемы вентильного двигателя в устройство применен только один генератор регулируемого пилообразного напряжения.

При вращении двигателя сегменты, укрепленные на роторе двигателя, поочередно перекрывают по два датчика положения ротора, сигналы с которых подаются на соответствующие реле, собранные, например по схеме триггера Шмитта. С выходов реле снимаются импульсы прямоугольной формы, длительностью равной времени перекрытия датчика сегментом (фиг. 3), которые подаются на элементы диодно-транзисторной логики.

На вход 43 генераторов треугольного напряжения (фиг. 2) подаются импульсы длительностью 60 эл. град. (фиг. 3). Конденсатор 44 заряжается через триод 45 при отсутствии сигнала на входе 43 и разряжается через триод 46 при наличии сигнала (фиг. 4). Режимы триодов 45 и 46 подобраны таким образом, чтобы скорости нарастания и падения напряжения на конденсаторе 44 были равны. Таким образом, в установившемся режиме конденсатор заряжается до напряжения, величина которого обратно пропорциональна скорости вращения, и разряжается до нуля.

В процессе разгона длительность каждого последующего импульса меньше предыдущего и конденсатор не успевает разрядиться.

te В этом случае в конце периода разряда открывается триод 47, который и снимает остаточное напряжение.

Фазный сдвиг между сигналами генераторов 20 и 21 равен 180 эл. град. Генератор 22 вырабатывает сигнал пилообразной формы (фиг. 5), угол наклона переднего фронта которого можно изменять как вруч= ную, так и автоматически, в зависимости от режима работы двигателя. Элементы сравнения 23 и 24 являются узлами, onpeze деляющими время задержки на включение очередного вентиля. Срабатывание этих элементов происходит в тот момент, когда нарастающее напряжение с генератора 22 станет равным уменьшающемуся напряжению с генераторов 20 или 21.

Усилители служат для усиления сигналов поступающих на вход, и выполняют, кроме того, роль каскадов совпадения. На выходе этих усилителей сигнал появляется только в том случае, если на входе его присутствуют сигналы с элемента сравнения и соответствующего реле датчика. С формирователей 31 — 42 импульсов на управляющие электроды тиристоров поступают сигналы, гальванически не связанные между собой, Работает предложенное устройство следующим образом.

Если в момент пуска оказались включенными первый и второй датчики положения ротора, на входе 43 генератора 20 сиг4С нал отсутствует и конденсатор 44 заряжен до напряжения источника питания. На входе

43 генератора 21 присутствует сигнал и конденсатор 44 разряжен до нуля. Элементы сравнения 23 и 24 срабатывают, на выходе усилителей 25 и 26 появляются сигналы, м которые через формирователи импульсов 31 и 32 включают вентили преобразователя, и двигатель начинает вращаться. После включения третьего датчика элементы сравнения 23 и 24 выключаются, та как напряжение генератора 22 скачком спадает до нуля, а затем увеличивается, напряжение на выходе генератора 20 уменьшается, а на выходе генератора 21 увеличивается. Когда напряжение генераторов 20 и 22 станет равным, срабатывает элемент сравнения 23 и включается следующий вентиль.

Таким образом осуществляется задержка угла опережения включения тиристоров, которая может регулироваться благодаря

723729 изменен> . угла наклона переднего фронта генератора 22.

В дальнейшем при вращении двигателя происходит поочередное срабатывание элементов сравнения 23 и 24, которые дают разрешающий сигнал на последовательную работу вентилей преобразователя в соответствии с работой датчиков положения ротора.

При включении двигателя возможно положение, при котором угол наклона переднего фронта генератора 22 окажется очень мал. В этом случае срабатывание элемента сравнения 23 и запуск двигателя происходят через длительное время. Для того, чтобы двигатель включился сразу же после подачи на него напряжения, на формирователь импульсов 31 подается сигнал от усилителя 26, на формирователь 32 — от усилителя 27 (фиг. 1).

Коммутирующие вентили включаются с помощью формирователей 37 — 42 импульсов при подаче на них сигналов с усилителей

25 — 30. Например, на формирователь импульсов 37 сигнал подается с усилителей 27, 28, 29, на формирователь импульсов 38 сигнал подается с усилителей 28, 29, 30 и т. п.

Диапазон изменения угла опережения включения вентилей преобразователей в таком устройстве равен 60 эл. град„ а пределы его зависят от первоначальной установки сегментов на роторе двигателя.

Если электродвигатель питается от преобразователя, собранного на полностью управляемых вентилях (например, транзисторах), отпадает необходимость в коммутирующих цепях. В этом случае в качестве усилителей 25 — 30 применяют симметричные триггеры, включение которых происходит при одновременном наличии сигналов с реле датчиков и элемента сравнения, а выключение — при срабатывании следующего каскада.

Предложенное устройство позволяет упростить схему управления вентильным двигателем, увеличить ее надежность, а такЬ же обеспечить достаточно широкий диапазон регулирования угла опережения включения вентилей.

Формула изобретения

1. Устройство для управления вентильным двигателем с регулированием угла опережения включения вентилей, содержащее последовательно соединенные задающий

qy генератор, датчики положения ротора, реле датчиков, усилители, выходы которых подключены к формирователям импульсов основных и вспомогательных вентилей, отличающееся тем, что, с целью повышения плавности регулирования скорости, в него введены элементы диодно-транзисторной логики, два генератора треугольного и один пилообразного напряжения и элементы сравнения, причем один из выходов каждого реле датчиков подключен к входу соответствующего элемента диодно-транзисторной логики, выходы которых соединены с входами генераторов треугольного и пилообразного напряжения, выход каждого нз двух генераторов треугольного напряжения соединен с одним из входов соответствующего элемента сравнения, а два выхода генератора пилообразного напряжения соединены с вторыми входами элементов сравнения, выходы которых связаны с формирователями импульсов через усилители.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вход каждого из формирователей импульсов основных вентилей соединен с выходами двух усилителей, а вход каждого из формирователей импульсов вспомогательных вентилей — с выходами трех усилителей.

3$ Источники информации, принятые ьо внимание при экспертизе

1. Пате; т Яно:; и № 49222085, кл. 55 С 2, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 307476, кл. 1- 2 ii "9(04. 1974.

Составитель .

Редактор Д. Кравцова Техред К. 1Н

Заказ 449/41 Тираж 783

ЦНИИПИ Государственного комнтс-по делам изобретений и

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушскак

Филиал ll All к Патент>, г. Ужгород, .:, рс