Многодвигательный электропривод

 

942232 ми, содержашими каждый синхронную машину с многоканальным датчиком попожения индуктора и коммутатор.

В этом устройстве синхронное вращение механически несвязанных валов элек- S тродвигателей обеспечивается за счет того, что многоканальный датчик положе« ния индуктора связан по части каналов с цепью управления по крайней мере од° ного ключа коммутатора через функцио- 10 нальный преобразователь каждого сигнала датчика в последовательность импульсов, следующих друг за другом с интервалом времени, соответствуюшим величине пространственного рассогласования 1З между индуктором данного электродвигателя и индуктором отстаюшего IIO направлению движения (3$.

Однако данное устройство обладает недостаточной устойчивостью и значите|п щ ными величинами пространственного рассогласования и временем переходного процесса при разных возмушаюших воздействиях.

Uenb изобретения - повышение устой- р5 чивости и уменьшение величины пространственного рассогласования и времени переходного процесса многодвигательного электропривода.

Поставленная цель достигается тем, что в многодвигательном электр рриводе с синхронно врашаюшимися электродви-. гателями, содержащими каждый синхронную машину с многоканальным датчиком положения индуктора, связанного по час35 ти каналов с цепью управления по крайней мере одного ключа коммутатора через функциональный преобразователь каждого сигнала в последовательность импуль. сов, спедуюших один за другим с ин- 40 тервалом времени, соответствующим величине пространственного рассогласования между индуктором данного электродвигателя и индуктором электродвигателя отстающего по направлению движения,,, 15 дополнительно к цели управления указанного ключа подключен формирователь цо крайней мере одного импульса на временном интервале между двумя указанными последовательностями импульсов, длитеш

50 ность которого соответствует укаэанной ве личине пространственного рассогласования, На фиг. 1 изображена блок схема двухдвигательного электропривода; на фиг. 2 - пример реализации на элемен55 тах логики функционального преобразователя и формирователя; на фиг. 3 - диа- . грамма напряжений в узлах известного

l ю двухдвигательного электропривода; на фиг. 4 — диаграмма напряжений в узлах предлагаемого двухдвигательного электропривода.

На фиг. 1 для примера изображен двухдвигательный электропривод с двумя элек тродвигателями 1 и 2. Электродвигатели

1 и 2 содержат соответственно синхронные машины 3 и 4 с многоканальными датчиками 5 и 6 положения индуктора и двухполупериодные коммутаторы 7 и 8.

Синхронные машины могут быть любого типа, например с магнитоэлектрическим возбуждением, и содержат индукторы 9 и 10 и якорные обмотки 11 и 12. llaTчики положения индуктора также могут быть любого типа, например индуктивные с подмагничиванием, и содержат в данном конкретном случае по шесть. чувствительных элементов (каналов) 13-18 и 19-24, соответственно. Коммутаторы могут быть выполнены на любых известных управляемых переключаюших приборах (ключах), например транзисторах, и содержат в данном конкретном случае по шесть ключей 25»»30 и 31-36 соответственно. Электродвигатели в данном конкретном случае содержат по шесть функциональных преобразователей 37-42 и

43-48, осуществляюших преобразование каждого сигнала датчика в последовательность импульсов, следуюших друг за друroM с интервалом времени, соответствуюшим величине пространственного рассогласования между индуктором данного электродвигателя и индуктором электродвигателя, отстаюшего по направлению движения, и по шесть формирователей

49-54 и 55-60 импульсов каждый. Каждый из указанных формирователей формирует по крайней мере один импульс на временном интервале между двумя последовательностями импульсов, длительность которого соответствует указанной величине пространственного рассогласования.

Электродвигатели 1 и 2 подключены к источнику электроэнергии любого типа, например источнику 61 постоянного напряжения. (Ф

Якорные обмотки 11 и 12 синхронных машин 3 и 4 подключены к выходам коммутаторов 7 и 8, Многоканальные датчики 5 и 6 попожения индуктора связаны с цепями управления ключей 25-30 и 31-36 коммутаторов 7 и 8.через функциональные преобразователи 37-42 и 43-48. К цепям управления ключей 25-30 и 31-36 под5 и каналы 24 датчика 6 и к входам схемы 68 совпадения - каналы 15 датчика 5 и каналы 20 датчика 6.

Выходы схем 64-68 совпадения подключены к . входам логической схемы

ИЛИ 63, выход которой подключен к це,пи управления ключа 25 коммутатора 7.

Аналогичные соединения выполнены и дпя логических схем 70-75 электродвигателя 2. В каналах 14-18 и 20-24 датчиков 5 и 6 включены соединенные аналогичным образом логические ячейки 7680 и 81-85.

Устройство работает следуюшим образом.

Пусть сигналы Ц (я+ в каналах датчика 6 остают в фазовом отношении от одноименных с ними сигналов Ц, Uyg в каналах датчика 5 на угол b,.

Преобразование сигналов в данном случае осушествляется в каналах 13-18 датчика 5. Функциональные преобразователи

37-42 осушествляют преобразование каждого сигнала, например сигнала Uqn .в последовательность импульсов 86 и 87 (фиг. 4), следующих друг эа другом с интервалом времени, соответствуюшим величине пространственного рассогласования 4. между индукторами 9 и 10.

Указанное преобразование, например, в канапе 13 датчика 5 осушествляют логические схемы 64 и 66 совместно с схемой 63. Совместно с функциональными преобразователями 37-42 функционируют формирователи 49-54 импульсов, которые формируют в данном конкретном случае в управляюшей цепи ключа 25 три импульса 88-90 (фиг. 4) íà временном интервале А. между двумя последовательностями импульсов 86 н 87. Эти импульсы 88-90 сформированы с помошью логических схем 67, 68 и 65 совместно с схемой 63. На ключи 25« . 30 коммутатора 7 поступают преобразо ванные сигналы 0 -U>< (фиг. 4).

Функциональные преобразователи и формирователи импульсов электродвигателя

2 не осушествляют преобразования, поскольку его индуктор отстает. в фазовом отношении от индуктора 9 электродвига . тели 1. Линейное напряжение Q+<< на якорной обмотке 11 для.рассматриваемого случая изображено на фиг. 4. Для сравнения там же изображена форма линейного напряжения 0„, « на якорных обмотках ll и 12 при синфазном враше нии роторов электродвигателей 1 и 2.

5 94223 ключены формирователи 49-54 и 55-60 импульсов соответственно.

На примере двух функциональных преобразователей 37 и 43 и двух формиро вателей 49 и 55 показаны их связи S с каналами датчиков 5 и 6.

Функциональные преобразователи 37 и 43 связаны с одноименными каналами

13 и 19 датчиков 5 и 6. Формирователи 49 и 55 связаны с каналами матчи- 1О хов 5 и 6, первый 49 - с каналами 16 и

24,а второй 55 — с каналами 18 и 22.

Все эти связи являются необходимыми (но не достаточными) и показаны усЮ

1 ловно в том смысле, что каждый конкрет-15 ный функциональный преобразователь, например преобразователь 37, осушествпяет преобразование каждого сигнала канала 13 датчика 5 положения индуктора в последоватепьность импульсов, спедуюших gp

Apyr за другом с интервалом времени, соответствуюшим величине пространственного рассогласования между индуктором

9 данного электродвигателя 1 и индуктором 10 электродвигателя, отстаюшего 2s по направлению движения, и измеренным с помошью сигнала одноименного с кана-лом 13 канала 19 датчика 6 положения индуктора и, что формирователь, например формирователь 49, осуществляет форми- зо рование по крайней мере одного импульса на временном интервале между двумя указанными последовательностями импульсов, длительность которого соответствует указанной величине пространственного рассогласования, измеренного с помошью сигналов каналов 16 и 24 датчи ков 5 и 6.

Формирователь импульсов и функциональный преобразователь (фиг. 2), напри-4п мер формирователь 49 и преобразователь

37, могут быть реализованы с помошью логической ячейки 62, включаюшей одну пятивходовую логическую схему ИЛИ 63 и пять схем 64-68 совпадения, причем схема 64 трехвходовая, а схема 65-68 двухвходовая.

Формирователь 55 импульсов и преоб- разователь 43 электродвигателя 2 реализованы соответственно логической ячей кой 69, включающей аналогичные- логические схемы 70-75.

К входам схемы 64 совпадения подключены каналы (чувствительные элемен. ты) 13 и 17 датчика 5 и каналы 19

S5 датчика 6, к входам сремы 65 совпаде ния - каналы 17 датчика 5 и каналы

22 датчика 6, к входам схемы 66 сов паденйя подключены каналы 13 датчика

942232

Сформированное таким образом линейное напряжение О „ на якорной обмотке

11 опережающего в фазовом отношении электродвигателя 1 обеспечивает на интервалах времени, соответствующих измеренным величинам пространственного рассогласования между синхронно движущимися индукторами электродвигателей эффективное торможение противовключением.

Сравнение линейных напряжений О,Н, реализуемых в известном и предлагаемом устройствах и изображенных соответственно на фиг. 3 и 4, показывает, что при одной и той же величине угла рассогласования 4 величина линейного напряжения (ее первая гармоническая составляющая ) в предлагаемом устройстве меньше, чем величина линейного напряжения U << в известном устройстве. Это 20 означает, что в предлагаемом устройстве определенная величина угла рассогласования Ь соответствует большей величине разности моментов нагрузок на валах первого и второго электродвигателей, неже- 25 ли в известном устройстве, или, что то же самое, определенной величине разности моментов нагрузок в предлагаемом устройстве соответствует меньшая величина угла рассогласования между синхрон-ЗО но вращающимися индукторами электродвигателей, чем в известном устройстве.

Это становится особо важным для особо точных электроприводов, где кроме требования синхронного вращения стоит требование минимального фазового рассогласования.

Кроме того, эффективное торможение опережающего в фазовом отношении электродвигателя повышает устойчивость ра- g0 боты эпектропривода. Это становится ясным из рассмотрения простого примера.

Пусть два электродвигателя работают на холостом ходу. На одном иэ них момент нагрузки увеличивается скачком.

Электропривод должен уменьшить частоту вращения, причем темп уменьшения частоты вращения определяется нагруженным электродвигателем. Нагруженный электродвигатель в известном устройстве уменьшает свою частоту за счет частичного отключения источника питания, т.е. на выбеге.

При конечном значении момента инер55 ции темп изменения частоты нагружаемого электродвигателя не будет соответствовать темпу изменения частоты ненагруженного электродвигателя, что приведет к нарушению синхронного вращения э лектродвигате лей.

В изобретении этого произойти не мо-. жет, поскольку опережающий в фазовом отношении электродвигатель эффективно тормозится. Изобретение позволяет регулировать величину тормозящего момента.

В примере рассмотрен один из эффективных вариантов симметричного торможения противовключением, Если уменьшить чис ло импульсов, поступающих с формирователей 49-54, до двух в каждом канапе, то будет реализовано менее эффективное несимметричное торможение противовключением. Для этого из логической ячейки

62 следует исключить одну из схем совпадения, например схему 65. Если дополнительно в каждой логической ячейке исключить логические схемы, одноименные с логической схемой 67 совпадения, то на временном интервале будет сформирован один импульс 89 (фиг. 4), что соответствует еше менее эффективному сим. метричному динамическому торможению.

Если такой импульс будет сформирован для части ключей коммутатора, то эффективность торможения будет еше более уменьшена. Такое построение схемы управления .позволяет в зависимости от сочетания моментов нагрузкой, моментов инерции и параметров электродвигателя организовать шобую желаемую величину тормозного момента на опережающем в фазовом отношении электродвигателе.

Предлагаемое устройство может быть использовано в однополупериодных коммутаторах, например трехфазных. Для управления тремя ключами коммутатора в электродвигателях, как правило, используется три чувствительных элемента датчика положения индуктора, установлен ных в пространстве с угловым сдвигом

2K/3 эл. грай.,Юля получения шести каналов достаточно установить угловую длительность сигнала с каждого чувствитель ного, элемента в fL эл, град. и затем преобразователь с помощью элементов логики трехканальную систему сигналов в шестиканальную с длительностью сигнала

-2ф эл. град.

Уменьшение времени переходного процесса в изобретении при возмущающих воздействиях, например лри сбросе нагрузки на одном иэ электродвигателей, достигается тем, что индуктор этого электродвигателя при прочных равных условиях смешается в фазовом отношении на меньший угол (относительно индуктора другого электродвигателя).

9 942252

Формула изобретения

Многодвигатепьный эпектропривод с синхронно врашаюшимися эпектродвигатепями, содержашими каждый синхронную 5 машину с многоканапьным датчиком положения индуктора, связанного по части каналов с цепью управпения по крайней мере одного кпюча коммутатора через функциональный преобразователь каждого сигнала s последовательность импульсов, следуюших Apyr за другом с интервалом времени, соответствуюшим величине пространственного рассогласования между индуктором данного эпектродвигатеИЫ и индуктором электродвигателя отстаюшего по направпению движения, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с цепью повышения устойчивости и уменьшения вепнчины пространственного рассогласования и времени переходного процесса, к цепи, управления укаэанного ключа подключен формирователь по крайней мере одного импульса на временном интервале между двумя указанными последовательностями импульсов, длительность которого соответствует укаэанной величине пространственного рассогласования.

Источни ки информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 3400752, кл. Н 02 P 7/68, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР.-. № 395956, кп. Н 02 P 7/68, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2571484/07, кл. Н 02 Р 7/68, 1978.

1 !

1

942252

Составите пь Е. Перемыслова

Редактор Ю. Ковач Техред М,pelsec Корректор М. Шароши

Заказ 4861/50 Тираж. 721 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д, 4/5

Фипиап ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4