Устройство для управления электродвигателем постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

И®О@PETЕgwg п775850

Союз Советских

Социалистических

РеслуВлик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву{22) Заявлено 060278 (21) 2576639/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 P 5/16 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Государственный комитет .

СССР по деяаи изобретений и открытий

Опубликовано 30.10,80. Бюллетень H 40 (5Ç) УДК 621. 316. .719.2(088.8) Дата опубликования описания 30.10.80 (72) Автор изобретения

В.М.Остреров

Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (71) Заявитель (5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для управления электродвигателем постоянного тока.

Известны устройства для управления 5 электродвигателем постоянного тока, содержащие источник задающего сигнала, аналоговый датчик частоты вращения, звено сыммирования задающего сигнала и сигнала связи по частоте 10 вращения, усилитель с прямым и инверсным выходами, два основных модулятора tl) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является 15 устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные источник задающего сигнала, сумматор и усилитель е прямым и инверсным выхо2() дами, к каждому иэ которых подключен широтно-импульсный модулятор, датчик скорости электродвигателя, подключевный ко входу сумматора, два блока токовой отсечки, входы которых под- 25 ключеиы к выходу датчика скорости, и усилитель мощности (2).

К недостаткам укаэанных устройств относится низкая технологичность при изготовлении,вызываемая обязательным gp наличием намоточных иэделий (трансформаторов), обусловленная необходимостью исключения гальванической связи между элементами управления и элементами импульсного усилителя мощности дитя осуществления токоограничения, а также наличие низкочастотных пульсаций тока якоря в режиме токоограничения,которые уменьшают коэффициент заполнения токовой диаграммы и требуют повышения мощности устройств искусственной коммутации при выполнении импульсного усилителя мощности на тиристорах, т.е. в результате ухудшаются энергетические показатели привода.

Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и повышение технологичности изготовления электропривода.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два дополнительных широтно-импульсных модулятора с цепями смещения, два логических элемента И и блок коммутации, выход которого подключен ко входу усилителя мощности, причем датчик скорости электродвигателя снабжен инверсным выходом, вход одного из доголнительных моду1

775850 ляторов соединен с прямым выходом датчика скорости, а вход другого с инверсным выходом, выход одного блока токовой отсечки соединен с цепью смещения одного из дополнительных модуляторов, а выход другого блока токовой отсечки — с цепью смещения другого дополнительного модулятора, эти же выходы блоков токовой отсечки подключены к блоку коммутации, ко входу одного из логичеоких элементов И подключены выход основного модулятора, соединенного с инверсным выходом усилителя, и выход дополнительного модулятора, соЕдиненного с прямым выходом датчика скорости, а к другому логическому элементу .И подключен выход основного модулятора, подключенного к прямому выходу усилителя, и выход дополнительного модулятора, соединенного с инверсным выходом датчика скорости.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для управления электродвигателем постоянного тока; на фиг. 2 — блок коммутации.

Устройство содержит задающий источник 1, подключенный к сумматору 2„ ко входу которого подключен также адин из выходов датчика скорости 3.

Датчик скорости 3 имеет два выхода— прямой и инверсный. Инверсный выход может быть образован, например, подключением к тахогенератару дополнительного инвертора. Выход сумматора 2 соединен со входом усилителя

4 с прямьм и инверсным выходами.

Каждый из выходов усилителя 4 соединен с одним из основных широтно-импульсных модуляторов 5 и 6. Вход дополнительного широтно-импульсного модулятора 7 соединен с прямым выходом датчика скорости 3, а вход другого дополнительного модулятора 8 соединен с инверсным выходом дат.чика скорости 3 ° Выход основного модулятора 5 и выход дополнительного широтно-импульсного модулятора 7, подсоединены к логическому элементу

И 9, точно так же и выходы второй пары модуляторов 6 и 8 подсоединены ко входам логического элемента И

10. Входы блоков токовой отсечки:

1l и 12 соединены с выходом датчика скорости 3, а выходы блоков токовой отсечки 11 и 12 подключены к целям смещения дополнительных модуляторов 7 и 8 и к блоку коммутации

13, к которому подключены и выходы логических элементов И 9 и 10. Выходы блока коммутации (логического устройства) 13 подключены к цепям управления ключевых элементов импульсного усилителя мощности 14, нагрузкой которого является якорь двигателя 15.

Блок коммутации 13, обеспечивающий в тормозном режиме коммутацию только одного ключа, для импульсного усилителя с несимметричным законом коммутации может быть выполнен (фиг.2) с использованием двух дополнительных логических элементов И 16, 17 с прямым и инверсным входам, двух инверторов 18 и 19, причем прямой вход каждого из упомянутых логических элементов И 16 и 17 соединен с инверсным выходом соответствующего логического элемента И 9 или 10, а инверсный вход каждого из этих элементов 1б и 17 соединен с выходом соответствующего блока 11 или

12. Вход каждого из инвертаров, Вхо1 дящих в логическое устройства 13

I соединен с инверсным выходам соответствующего логического элемента

И 9 или 10.

Для формирования зависимого от скорости уровня такоограничения дос;ф таточна соответствующим образом деформировать модуляционные характеристики дополнительных мадулятаров,чта может быть наиболее просто сделано включением нелинейных непрерывных функциональных преобразователей в цепь сигналов датчика обратной связи па скорости, подаваемых на дополнительные модуляторы 7 и 8.

Устройство работает следующим абщ разом.

Напряжение задающегс источника 1 в сумматоре 2 сравнивается с напряжением датчика скорости З.усилитель

4 представляет собой одно динамическое звено в одноконтурной системе электролривода или несколько звеньев в системе подчиненнога управления.

Блоки 11 и 12 настроены таким образом, что срабатывают при одинаковой ло абсолютному значению частоте вращения, но при разных направлениях вращения. Логическое устройство 13 . индицирует тормозной режим и обеспечивает в режиме торможения замыкание и размыкание в течение каждо4Я ro интервала коммутации толька одного силового ключа и разомкнутое состояние остальных ключей, чем исключается в течение отдельных интервалов коммутации режим противовключения

4б и обеспечиваются в отдельные интервалы коммутации режимы динамического торможения или рекуперации энергии в источник литания.

Благодаря тому, что основные и дополнительные модуляторы длительности импульсов синхронизированы и их выходы подключены к управляющим цепям силовых ключей через логические элементы И 9 и 10, длительность управляющих импульсов, подаваемых на сила60 вые ключи будет равна меньшему из двух значений, т .е. в динамических режимах при насыщении основного модулятора длительность управляющих импульсов будет ограничиваться дапалнитель65 ным Модулятором. При скорости равной

775850 нулю относительная продолжительность импульсов дополнительных модуля. оров равна величине 1, причем это зна о чение выбрано из условия: и gem о отсеч а где ()„ — напряжение питания импульсного усилителя мощности a „ — заданный уровень ограничения тока якоря, В„ — сопротивление якорной цепи привода.

Таким образом, в момент, когда

n=0, наибольшее среднее напряжение .любой полярности, какое может быть приложено к якорю двигателя равно иск о

Когда при скорости равной нулю относительная продолжительность импульсов на выходе одного иэ модуляторов 5 или 6 превышает значение у, то на выходе логического а элемента И 9 или 10 относительная пр должительность импульсов будет равна

/,и соответственно величина тока якоря не будет превышать выбранного значения Д . С началом разгона

ОТсвч. двигателя в соответствии с модуляционной характеристикой относительная продолжительность одного дополнительного модулятора, определяющего максимальную длительность импульсов, работающих силовых ключей будет расти вплоть до максимального значения т . В то же время пО Х .относительная продолжительность импульсов другого дополнительного модулятора будет уменьшаться до нуля.

При скорости, модуль который равен и,, длительность импульсов другого дополнительного модулятора станет равной нулю при этом сработает пороговое устройство и сместит модуляционную характеристику дополнительного модулятора таким образом, что скорости и будет соответствовать максимальная относительная продолжительность импульсов. Если реверс выходного напряжения усилителя 4 происходит в момент, когда модуль скорости меньше значения ni, т.е. при и c n,,то относительная

1 продолжительность замыкания силовых ключей, вступающих в работу, лежит между значениями 0 и г, т.е. имеет о место режим противовключения с ограничением напряжения.

Формула изобретения

При. срабатывании одного из блоков

11 или 12 в блок коммутации 13 поступает сигнал, обеспечивающий при торможении замыкание и размыкание только одного ключа импульсного усилителя, остальные же три клюЧа будут находиться в разомкнутом состоянии. Если реверс выходного сигнала усилителя 4 происходит при скорости двигателя превышающей по модулю значение n„, то относительная длительность импульсов на выходе логического элемента И 9 (или 10) будет находиться между и г

%Cgy 3 а блок 13 обеспечит получение импульсов такой скважности в каждом интервале коммутации только на один ключ.

То есть в интервалах, когда этот ключ замкнут, двигатель будет в режиме динамического торможения, а в интервалах, когда ключ разомкнут — в режиме рекуперативного торможения.

Благодаря этому тормозной ток на всем интервале торможения не будет превышать значения 3о, „ . После снижения модуля скорости до значения п, блок 11 (или 12) возвращается в исходное положение. При этом блок

13 обеспечивает поступление управляющих импульсов на оба тиристора одного направления, а модуляционная характеристика модулятора смещается в исходное положеЩ ние. При скорости меньшей, чем к, о- в интервалах импульса будет режйм торможения противовключением, а в интервалах пауз динамическое торможение.

Изобретение целесообразно использовать в системах автоматического управления электродвигателями постоянного тока с несимметричной коммутацией ключей импульсного усилителя мощности.

1. Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее последовательно соединенные источник задающего сигнала, сумматор и усилитель с прямым и инверсным выходами, к каждому иэ которых подклю40 чен широтно-импульсный модулятор, датчик скорости электродвигателя,. подключенный ко входу сумматора, два блока токовой отсечки, входы которых подключены к выходу датчика скорости, и усилитель мощности, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей электропривода и повышения технологичности его изготовления, в него введены два дополнительных широтноимпульсных модулятора с цепями смещения, два логических элемента И и блок коммутации, выход которого подключен ко входу усилителя мощности причем датчик скорости электродвигателя снабжен инверстным выходом, вход одного из дополнительных модуляторов соединен с пряьым выходом датчика скорости, а вход другого— с инверсным выходом, выход одного

60 блока токовой отсечки соединен с цепью смещения одного из дополнительных модуляторов,а выход другого блока токовой отсечки соединен с цепью смещения другого дополнительного

65 модулятора, эти жв выходы блоков

775850 фиа.!

ВНИИПИ Заказ 7780/б 8 Тираж 783 Подпис ное

Филиал ППП Патент™, г.ужгород, ул.П оектная, 4 токовой отсечки подключены к блоку коммутации, ко входу одного из логических элементов И подключены выход основного модулятора, соединенного с инверсным выходом усилителя и выход дополнительного модулятора, соединенного с пряваам выходом датчика скорости, а к другому логическому элементу И подключен выход основного модулятора, подключенного, к пРямому выходу усилителя и .выход, дополнительного модулятора, соединенного с инверсным выходом датчика скорости.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок коммуf5 тации выполнен в виде двух логических элементов И с прямым и инверсным входами и двух инверторов, причем вход одного инвертора соединен с прямым входом одного логического элемента И, а вход другого инвертора — c прямым входом другого логического элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 534844,кл. Н 02 P 13/30.,1976.

2. Коссов О.A. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. М., Энергия, 1964, с. 247, 268.