Устройство для управления электродвигателемпостоянного toka

 

О П И С А Н И Е (11) ЗИ472

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Фвциалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.02.78 (21) 2576638!24-07 с присоединением заявки № (51) М.К .

Н 02Р 5/16 (53) УДК 621.313.2-58 (088.8) (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 ео делам изобретений и инструментов (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА осУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к системам автоматического управления двигателями постоянного тока, и может найти применение в электроприводах постоянного тока с широтно-импульсным регулированием, в которых ключи импульсного усилителя мощности коммутируются по симметричному либо несимметричному закону, а также в электроприводах постоянного тока с управляемым выпрямителем.

Известно устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее импульсный усилитель мощности, нагрузкой которого является якорь двигателя, датчик частоты вращения и формирователь длительности импульсов напряжения на якоре двигателя (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее усилитель мощности, выход которого подключен к якорю электродвигателя, датчик скорости электродвигателя, источник задающего сигнала, выход которого подключен к входу формирователя импульсов напряжения на якоре электродвигателя (2).

У этого устройства низкие энергетические показатели, обусловленные наличием низкочастотных пульсаций тока якоря в режиме токоограничения. При выполнении импульсного усилителя мощности на тиристорах с устройствами принудительного вы5 ключения — пульсации тока в режиме токоограничения необходимо повышать мощность устройств принудительного выключения.

Кроме того, известное устройство слож10 но в изготовлении, т. к. его схема предусматривает наличие намоточных изделий (трансформаторов) .

Целью предлагаемого изобретения является повышение энергетических показате15 лей привода и технологичности его изготовления.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены два дополнительных формирователя импульсов, синхронизированных с основным, логический элемент ИЛИ, логический элемент И, причем входы дополнительных формирователей импульсов подсоединены к выходу датчика скорости, выход одного из дополнительных формирователей импульсов соединен с входом логического элемента И, другой вход которого соединен с выходом основного формирователя импульсов напряжения на якоре двигателя; выход другого дополни30 тельного формирователя импульсов под811472

Зо

35 срТ! — отс >Тя

65 ключен к входу логического элемента

ИЛИ, другой вход которого подсоединен к выходу элемента И, а выход элемента

ИЛИ соединен с управляющим входом усилителя мощности.

В тех случаях, когда предусмотрена несимметричная коммутация, формирователи выполняются на двух пороговых устройствах, а аналоговый датчик частоты вращения — с прямым и инверсным выходами.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для управления электродвигателем постоянного тока, предусматривающая несимметричный закон коммутации силовых ключей импульсного усилителя мощности, на фиг. 2 — блок-схема устройства, предусматривающая симметричный закон коммутации ключей импульсного усилителя мощности.

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока содержит усилитель мощности 1, выход которого подключен к якорю электродвигателя 2, источник задающего сигнала 3, выход которого подключен к входу формирователя импульсов напряжения 4 на якоре электродвигателя 2, дополнительные формирователи импульсов

5 и 6, входы которых подсоединены к выходу датчика скорости 7. Выход дополнительного формирователя импульсов 5 соединен с входом логического элемента И 8, другой вход которого соединен с выходом основного формирователя 4; выход дополнительного формирователя 6 подключен к входу логического элемента ИЛИ 9, другой вход которого подсоединен к выходу элемента И 8, а выход элемента ИЛИ 9 соединен с управляющим входом усилителя мощности 1.

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока на фиг. 2 дополнительного содержит элементы И 10 и ИЛИ

11. Выход последнего соединен с управляющим входом усилителя мощности 1. Источник задающего сигнала 3 и датчик скорости 7 снабжены инверсными выходами, а формирователи импульсов 4 — 6 выполнены на двух пороговых элементах, причем пороговые элементы основного формирователя

4 соединены с разноименными выходами источника задающего сигнала 3, пороговые элементы дополнительных формирователей

5 и 6 соединены с разноименными выходами датчика скорости 7, выход второго порогового элемента основного формирователя импульсов 4 подключен к первому входу дополнительного элемента И 10, выход второго порогового элемента формирователя 5 подсоединен к второму входу дополнительного логического элемента И 10, а выход второго порогового элемента формирователя 6 — к второму входу дополнительного элемента ИЛИ 11.

Для токоограничения с изменяющейся в зависимости от частоты вращения двигателя 12 уставкой следует между выходом тахогенератора 13 и входами дополнительных широтно-импульсных модуляторов 3 и 4 установить соответствующий функциональный преобразователь (на чертеже не приведен).

Устройство для управления электродвигателем постоянного тока (фиг. 1) работает следующим образом.

При задающем сигнале (от источника 3), соответствующем нулевой частоте вращения, относительная продол>кительность импульсов, модулируемых основным формирователем импульсов 4, равна 0,5; при этом на якоре двигателя 2 обеспечиваются равнополярные импульсы одинаковой длительности, и частота вращения двигателя 12 равна нулю. Начальное смещение дополнительного формирователя импульсов 5 выбрано таким ооразом, что при напряжении на выходе датчика скорости 7, равном нулю, длительность импульсов на выходе формирователя 5 превышает половину периода на величину у, т. е. y„ =-0,5T-t-y>. В свою очередь, начальное смещение формирователя импульсов 6 таково, что при напряжении на выходе датчика скорости 7, равном нулю, длительность модулируемых импульсов на величину у меньше периода коммутации, т. е. у,,-=0,5T — y>. Значение у выбирается таким образом, чтобы среднее напряжение

U,ð якоря на выходе импульсного усилителя мощности 1, соответствующее изменению скважности импульсов на величину у — якорь было равно произведению тока отсечки на сопротивление якорной цепи, т. е.

При резком изменении задающего сигнала (увеличении или уменьшении) подвижный фронт импульса основного формирователя 4 в зависимости от знака входного сигнала занимает крайнее левое или крайнее правое положение, т. е. импульс имеет минимальную либо максимальную длительность. При этом в первый момент, пока частота вращения еще не изменила своей величины, не изменяют положения и подвижные фронты импул: сов, модулируемых дополнительными формирователями 5 и 6.

Поэтому длительность импульсов, управляющих силовыми ключами импульсного усилителя мощности 1, не будет отличаться от полупериода более чем на уь чем и будет достигнуто необходимое ограничение тока.

По мере разгона двигателя 2 подвижные фронты импульсов, модулируемых дополнительными формирователями, будут смещаться влево илп вправо в зависимости от направления вращения двигателя 2 и длительность импульсов на выходе логического элемента ИЛЙ 9 также будет изменяться.

В представленном на фиг. 2 устройстве осуществляется несимметричная коммута811472

С0 ция ключей импульсного усилителя мощности.

Работает устройство следующим образом.

Источник задающего сигнала 3 (в данном случае выполнен с прямым и инверсным выходами) обеспечивает поступление задающего напряжения на основной формирователь. При этом при поступлении на один из входов основного формирователя напряжения определенной полярности на другой вход формирователя 4 поступает напряжение противоположной полярности.

Все формирователи выполнены одинаково, и скважность их выходных импульсов возрастает при возрастании входного сигнала одной и той же полярности.

Начальные смещения формирователя 5 выбраны таким образом, что при частоте вращения двигателя, равной нулю, относительная продолжительность широтно-модулированных импульсов на их выходе равна величине уь упомянутой ранее. Начальные смещения формирователя 6 выбраны так, что они начинают осуществлять широтную модуляцию при напряжении на датчике 7, соответствующем частоте вращения двигателя 2, определяемой относительной продолжительностью широтно-модулированных импульсов основного формирователя 4, равной у . Роль логических элементов И и

ИЛИ такая же, как и в устройстве на фиг. 1. Благодаря тому, что дополнительный формирователь 5 формирует импульс наибольшей допустимой скважности, а формирователь 6 формирует импульс наименьшей скважности, в динамических режимах на ключи импульсного усилителя мощности

1 поступает ограниченное воздействие, чем и осуществляется ограничение тока якоря 2.

Предлагаемое изобретение за счет введения новых элементов и новых схемных связей обладает преимуществами относительно известных — повыш нием энергетических показателей путем повышения коэффициента заполнения токовой диаграммы, а также повышением технологичности изготовления, т. к. предлагаемая схема позволяет отказаться от использования намоточных изделий (трансформаторов), обязательных для прототипа.

Кроме того, при использовании высокомоментных двигателей выполнение изменяемого в зависимости от текущего значения частоты вращения порога токоогранпчения в прототипе требует введения ряда дополнительных пороговых элементов (триггеров), что приводит к усложнению схемы.

Такие же функциональные возможности в заявляемом объекте могут быть обеспечены введением функционального преобразователя, что значительно проще.

Формула изобретения

1. Устройство для управления электродвигателем постоянного тока, содержащее усилитель мощности, выход которого подключен к якорю электродвигателя, датчик скорости электродвигателя, источник задающего сигнала, выход которого подключен к входу формирователя импульсов напряжения на якоре электродвигателя, о т л ич ающееся тем, что, с целью повышения энергетических показателей электропривода и повышения технологичности его изготовления, в него введены два дополнительных формирователя импульсов, синхронизированных с основным, логический элемент

ИЛИ, логический элемент И, причем входы дополнительных формирователей импульсов подсоединены к выходу датчика скорости, выход одного из дополнительных формирователей импульсов соединен с входом логического элемента И, другой вход которого соединен с выходом основного формирователя импульсов напряжения на якоре двигателя, выход другого дополнительного формирователя импульсов подключен к входу логического элемента ИЛИ, другой вход которого подсоединен к выходу элемента И, а выход элемента ИЛИ соединен с управляющим входом усилителя мощности.

2. Устройство по п. 1, отл ич а ю щееся тем, что в него введены последовательно соединенные дополнительные логические элементы И и ИЛИ, выход последнего соединен с управляющим входом усилителя мощности, источник задающего сигнала и датчик скорости снабжены инверсными выходами, формирователи импульсов выполнены на двух пороговых элементах, причем пороговые элементы основного формирователя соединены с разноименными выходами источника задающего сигнала, пороговые элементы дополнительных формирователей соединены с разноименными выходами датчика скорости, выход второго порогового элемента основного формирователя импульсов подключен к первому входу дополнительного элемента «И», выход второго порогового элемента одного дополнительного формирователя подсоединен к второму входу дополнительного логического элемента И, а выход второго порогового элемента другого дополнительного формирователя — к второму входу дополнительного элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. 1лазенко Т. П., Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах, М., «Энергия», 1965, с. 170, 179.

2. Коссов О. A. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений, М., «Энергия», 1964, с. 247, 268 (прототип).

8l1472

Фиг, I Ьг. Г

Редактор В. Федотов

Заказ 513, 5 Изд. № 215 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель И. Корогеева

Техред И. Пеичко

Корректоры: В. Нам и Л. Орлова