Устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа (его варианты)

Устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

i. Устройство Д.ПЯ управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее Д1жлоконверт6р, предназначенный для подключения силовыми выходами к фазам двигателя, датчик частоты и фазы двигателя, датчик нагрузки, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, а выходом связанньш с одним из входов блока машинной коммутагщи, два других входа которого соединены с выходим датчика /частоты и фазы, двигателя и источником сигналов управления углами машинной коммутации, логическую ячейку ИЛИ, датчик скорости вращения ротора двигателя и блок сетевой коммутации выпрямительного режш.1а, пред назначенный для подключения входом синхронизации к питающей сети, а управяяняцим входом соединенньв с выходом источника сигнала выпрямительных углов сдвига, отличающе ес я тем, что, с целью повышения надежности пуска и устойчивости работы на малых скоростях, в него введены блок сетевой коммутации инверторного режима, три логические ячейки И, логическая ячейка НЕ, переключатель каналов и пороговый элемент, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической ячейки И, второй вход первой логической ячейки И соединен с датчиком проводимости через логическую 9 ячейку НЕ, вторые входы второй и третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости через переключатель каналов, управляющим -ВХОДОМ соединенный с выходом порогоQ вого элемента, входы которого связа ны с выходом датчика нагрузки ис выходом датчика скорости вращения ротора делителя, а вход указанного СО датчика скорости вращения соединен с выходом датчика частоты и фазы дви ел гателя, третий вход первой логической ячейки И соединен с К-м выходом О) блока машинной коммутации, третьи входы двух других логических ячеек И связаны с (К+1)-м выходом блока машинной коммутации, а выходы всех логических ячеек И соединены с входа ми логической ячейки ИЛИ, выходы которой подключены к управляющим входам циклоконвертора, где К+1,2,3...порядковые номера включаемых групп вентилей. 2. Устройство по п. 1,отличающееся тем, что датчик

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4(51) Н 02 P 6 02 (2 i) - 3632922/24-07 (22) 12 ° 07.83 (46) 30.01. 85. Бюл. Ф 4. (72) E ..Л. Грузов, M. В. Дмитриев, В. Р, Калинин, Ю.М. Натариус, П.А. Ровинский и А.С.Сазонов (71) Вологодский политехнический институт (53) 62-83:312.2-544(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .9 514397, кл. Н 02 К 29/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М - 928550, кл. Н 02 К 29/04, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЬМ ДВИГАТЕЛЕМ ЦИКЛОКОНВЕРТОРНОГО ТИПА (ЕГО ВАРИАНТЫ) . (57) 1. Устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее циклоконвертор, предназначенный для подключения силовыми выходами к фазам двигателя, датчик частоты и фазы двигателя, датчик нагрузки, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, а выходом связанный с одним из входов блока машинной коммутации, два других входа которого соединены с выходом датчика частоты и фазы. двигателя и источником сигналов управления углами машинной коммутации, логическую ячейку ИЛИ, датчик скорости вращения ротора двигателя и блок сетевой коммутации выпрямительного режима, предназначенный для подключения входом синхронизации к питающей сети, а уп равляющим входом соединенный с выходом источника сигнала выпрямнтельных углов сдвига, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности пуска и устойчивости работы на малых скоростях, в него введены блок сетевой коммутации инверторного режима, три логические ячейки И, логическая ячейка НЕ, переключатель каналов и пороговый элемент, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической ячейки И, второй вход первой логической ячейки И соединен с датчиком проводимости через логическую ячейку НЕ, вторые входы второй и е третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости через переключатель каналов, управляющим входом соединенный с выходом порогового элемента, входы которого связаны с выходом датчика нагрузки и с выходом датчика скорости вращения ро- тора делителя, а вход указанного фиы датчика скорости вращения соединен с выходом датчика частоты и фазы двн гателя, третий вход первой логичес- р кой ячейки И соединен с К-м выходом блока машинной коммутации, третьи входы двух других логических ячеек

И связаны с (К+1)-м выходом блока машинной коммутации, а выходы всех . логических ячеек И соединены с входа ми логической ячейки ИЛИ, выходы ко" фь торой подключены к управляющим входам циклоконвертора, где К+1,2,3...порядковые номера включаемых групп вентилей.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что датчик

j 137562 скорости содержит реверсивный сче% чик, преобразователь код-напряжение, преобразователь напряжение-частота, логическую ячейку ИЛИ и и дифференцирующих цепочек, при этом суммирующий вход реверсивного счетчика соединен с выходом логической ячейки ИЛИ, входы которой связаны с выходами дифференцируницих цепочек, Входами соединенных с выходами датчика частоты и фазы двигателя, выход реверсивного счетчика соединен с входом преобразователя код-напряжение, выход кото" рого подключен к входу преобразователя напряжение-частота, выходом связанного с вычитаюидм входом реверсивного счетчика.

3. Устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее циклоконвертор, предназначенный для подключения силовыми выходами к фазам двигателя, связанного с датчиком частоты и фазы двигателя, датчик нагрузки, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, а выходом связанный с одним из входов блока машинной коммутации дВя других Входя кОтОрОгО соединены с выходом датчика частоты и фазы двигателя и источником сигналов управления углами машинной коммутации, логическую ячейку ИЛИ, датчик скорости вращения ротора двигателя и блок сетевой коммутации выпрямительного режима, предназначенный для подключения входом синхронизаций к питающей сети, .а управляющим входом соединенный с выходом источника. сигнала выпрямительных углов сдвига, отличающееся тем, что, . с целью повышения надежности пуска и устойчивости работы на малых скоростях, в него введены блок сетевой коммутации инверторного режима, три логических ячейки И, логическая ячейка НЕ, пороговый элемент, два переключателя каналов, блок сравнения, преобразователь сигнал управления-частота, задатчик темпа разгона, распределитель импульсов, два ключа, датчик начального положения ротора и регулятор возбуждения, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической

l ячейки И, второй вход первой логической ячейки И соединен с выход"и датчика проводимости через логическую ячейку НЕ, вторые входы второй и третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости через первый переключатель каналов, управляющим входом связанный с выходом порогового элемента, входы которого соединены с выходом дат ика нагрузки и датчика скорости вращения ротора двигателя, причем указанный датчик скорости вращения входом связан с выходом датчика частоты и фазы двигателя, входом подключенного к силовым выходам циклоконвертора, выходы всех логических ячеек И соединены с входами логической ячейки ИЛИ, выход которой подключен к управляющим входам циклоконвертора„ выходы блока машинной коммутации соединены с первыми входами второго переключателя каналов и блока сравнения; вторые входы которых связаны с выходом распределителя импульсов, а выход блока сравнения соединен с третьим входом второго переключателя каналов, управляющий вход распределителя импульсов связан с выходом преобразователя сигнал управления-частота, входом соединенного с выходом эадатчикя темпа разгона, выход которого одновременно подключен к входам блоков, сетевой коммутации, управляющий вход связан с источником сигнала управления скоростью через первый ключ, а установочный вход задатчика темпа разгона соединен с выходом датчика нагрузки, управляющий вход первого ключа и параллельные входы распределителя соединены с выходом датчика начального положения ротора, входы которого подключены к силовым выходам циклоконвертора, третий вход первой логической ячейки И соединен с К-м выходом переключателя каналов, а третьи входы второй и третьей логических ячеек И связаны с (К+1)-м выходом переключателя каналов, причем регулятор возбужцения предназначен для подключения через второй ключ к обмотке возбуждения двигателя, где K=1 2,3,... — порядковые номера включаемых групп вентилей.

4. Устройство по п. 3, о т л и— ч я ю щ е е с я тем, что датчик начального положения ротора содержит три однотипных канала, каждый из ко торых содержит три логических ячей—.l337562 ки И, КЯ-триггер и пороговый блок, входом соединенный с соответствующей фазой двигателя, первым выходом связанный с R-входом, а вторым выходомс S-входом RS-триггера, причем выходы каждого порогового блока шунтированы цепочкой из двух диодов, включенных встречно-последовательно, а средняя точка этой цепочки соединена с одним из входов первой логической ячейки И, два других входа которой связаны с выходами первых логических ячеек И двух других каналов, первый ,выход RS-триггера соединен с первым

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулируемым электрическим машинам переменного тока различного назначения с циклоконверторным вентильным коммутатором S управляемым от датчика частоты и фа-. зы.

Известно устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее циклокон-1О вертор, силовыми выходами подключенный к фазам двигателя, датчики частоты и фазы двигателя, датчик частоты и фазы питающей сети, выходы которых подключены к блоку управления (3). 15

Недостаток устройства состоит в ограниченном диапазоне регулирования, частоты вращения.

Наиболее близкчм к изобретению является устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее циклоконвертор, силовыми выходами подключенный к фазам двигателя, связанного с датчиком частоты и фазы двигателя, датчик 2 скорости, датчик нагрузки двигателя, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, а выходом связанный с одним из входов блока машинной коммутации, два других входа ко- ЗО торого соединены с выходом датчика частоты и фазы двигателя и источником I сигнала управления углами машинной коммутации, распределитель импульсов, выходом соединенный с управляющими входами циклоконвертора, первым вхо-. входом второй логической ячейки И, второй его выход связан с первым входом третьей логической ячейки И, а вторые входы второй и третьей логических ячеек И каждого канала соединены с выходом первой логической ячейки И этого же канала, причем выходы вторых и третьих логических ячеек И датчика соединены каждый с одним из шести параллельных входов распределителя импульсов, а шесть выходов датчика начального положения под. ключены к управляющим входам первого ключа. дом связанный с блоком сетевой коммутации с выпрямительными углами открытия через первую логическую ячейку ИЛИ, вторым входом через вторую логическую ячейку ИЛИ соединенный с выходами блока машинной коммутации и с выходом датчика наличия проводимости вентилей, причем второй вход указанного датчика соединен с входом первой логической ячейки ИЛИ, а его вход связан с выходом датчика скорости Pj.

Недостатками известного устройства являются невозможность автономного пуска и работы на малых скоростях из-за недостаточной величины ЭДС двигателя, а также возможность возникновения неустойчивых режимов из-за влияния длительности коммутации на схемы устройства, где сигналы с датчика наличия проводимости через две ячейки ИЛИ могут беспрепятственно подаваться на входы циклоконвертора.

Цель изобретения - повьппение надежности пуска и устойчивости работы на низких скоростях.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для управления вентильным двигателем циклоконверторноFo типа, содержащее циклоконвертор, предназначенный для подключения силовымн выхоцами к фазам двигателя, датчик частоты и фазы двигателя, датчик нагрузки, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической ячейки "И", второй вход первой логической ячейки И соединен с датчиком проводимости через логическую ячейку

НЕ, вторые входы второй и третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости через переключатель каналов, управляющим входом соединенный с выходом порогового элемента, входы которого связаны с выходами датчика скорости вращения ротора двигателя и датчика нагрузки, а вход указанного датчика скорости вращения соединен с BbTxopом датчика частоты и фазы двигателя, третий вход первой логической ячейки И соединен с К-м выходом блока машинной коммутации, а третьи входы двух других логических ячеек И.связаны с (К+1)-м выходом блока машинной коммутации, а выходы всех логических ячеек И соединены с входами логической ячейки ИЛИ, выходы которой подключены к управляющим входам циклоконвертора, где К+1,2,3... — порядковые номера включаемых групп вентилей.

1

Датчик скорости может содержать реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, преобразователь на" пряжение-частота, логическую ячейку и и дифференцирующих RC-цепочек,при этом.суммирующий вход реверсивного счетчика соединен с выходом логической ячейки ИЛИ, входы которой связаны с выходами дифференцирующих цепочек, 25

35 .40

3 11 7 а выходом связанный с одним из входов блока машинной коммутации, два других входа которого соединены с вы ходом датчика частоты и фазы двигателя и с источником сигналов управления углами машинной коммутации, логи,ческую ячейку ИЛИ, датчик скорости вращения ротора двигателя и блок сетевой коммутации выпрямительн ro ре-. жима, вход сигнализации которого 10 предназначен для соединения с питаю- щей сетью, а управляющий вход соеди" нен с выходом источника сигнала вы; прямительных углов сдвига, введены блок сетевой коммутации инверторнога режима, три логические ячейки И, ло" гическая ячейка НЕ, пороговый элемент и переключатель каналов, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительнога режима соединен с первыми

562 4 входами соединенных с выходами датчика частоты н фазы двигателя, выход реверсивного счетчика соединен с входом преобразователя код-напряжение, выход которого подключен к входу преобразователя напряжение-частота, выходом связанного с вычитающим входом реверсивного счетчика.

Согласно второму варианту, указанная цель достигается тем, что в устройство введены блок сетевой коммутации инверторного режима, три логические ячейки И, логическая ячейка НЕ, пороговый элемент, два переключателя каналов, блок сравнения, преобразователь сигнал управления-частота, задатчик темпа разгона, два ключа, распределитель импульсов, датчик начального положения ротора и регулятор возбуждения, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической ячейки И, второй вход первой логической ячейки И соединен с выходом датчика проводимости через логическую ячейку

НЕ, вторые входы второй и третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости групп вентилей через первый переключатель каналов, управляющим входом связанный с выходам порогового элемента, входы которого соединены с выходами датчика скорости и датчика нагрузки, а вход датчика скорости соединен с выходом датчика частоты и фазы двигателя, входом подключенного к силовым выходам циклаконвертара, выходы всех логических ячеек И соединены с входами логической ячейки ИЛИ, выход которой подключен к управляющим входам циклоконвертора, выходы блока машин ной коммутации соединены с первыми входами второго переключателя каналов и блока сравнения, вторые входы которых связаны с выходами распределителя импульсов, а выход блока сравнения соединен с третьим входом второго переключателя каналов, управляющий вход распределителя связан с выходом преобразователя сигнал управления-час. тата, входом соединенного с выходом задатчика темпа разгона, выход которого одновременно подключен к входам блоков сетевой коммутации, управляю1!37562

6 щий вход,связан с источником. задания сигнала управления скоростью через первый ключ, а установочный вход эадатчика темпа разгона соединен с выходом датчика нагрузки, управляющий вход первого ключа и параллельные входы распределителя соединены с, выходом датчика начального положения ротора, входы которого подключены к силовым выходам циклоконвертора, тре«!о тий вход первой логической ячейки И соединен с К-м выходом переключателя каналов, а третьи входы второй и третьей логических ячеек И связаны с (К+1)-м выходом переключателя каналов, причем обмотка возбуждения двигателя соединена с регулятором возбуждения через второй ключ, где К=1,2, 3,... — порядковые номера включенных групп вентилей.

Кроме того, в устройстве датчик начального положения ротора содержит три однотипных канала (по числу фаз двигателя), каждый из которых составлен из трех логических ячеек И, RSтриггера и порогового блока, входом соединенного с соответствующей фазой двигателя, первым выходом связанного с R"âõîäîì, à вторым выходом — с

S-входом RS-триггера, причем выходы порогового блока шунтированы цепочкой иэ. двух диодов, включенных встречнопоследовательно, а средняя точка этой цепочки соединена с одним из .входов первой логической ячейки И, 3у два других входа которой связаны с выходами первых логических ячеек И двух других каналов, первый выход

RS-триггера соединен с первым входом второй логической ячейки И, второй 40 его выход связан с первым входом третьей логической ячейки И, а вторые входы второй и третьей логических ячеек И каждого качала соединены с выходом первой логической ячейки 4S

И этого же канала, причем выходы вторых и третьих логических ячеек И датчика соединены каждый с одним из шести параллельных входов распределителя и все шесть. выходов датчика подключены к управляющим входам первого ключа.

Таким .образом, данным устройством обеспечивается разгон и устойчивая работа на малых скоростях за счет сетевой коммутации, работа на больших скоростях при машинной коммутации и возможность работы на средних скоростях,за счет смешанной коммута. ции. Формирование импульсов управления вентилями в режимах сетевой и смешанной коммутации осуществляется в соответствии с логическим уравнением: а при машинной коммутации

1 где Р„, P — наличие. сигналов уп- . равления для данного вентиля со стороны датчиков частоты и фазы двигателя и частоты и фазы сети соответственно; — существование сигналов о наличии тока в вентильной группе., принадлежащей m-й группе фаз сети; М и P — надстрочные индексы, означают принадлежность импульсов блокам сетевой коммутации выпрямительного и инверторного режима соответственно, а — 1, + О, +! в подстрочнык индексах означает принадлежность функции к группам по порядку их включения.

Первые скобки управления определяют условие включения очередной группы, а вторые — условие отключения. Поскольку оба эти условия связаны не только с сигналами управления, но и с текущим состоянием вентильных групп, то при изменении режима одновременно смещаются и начало и конец работы каждой группы, что не приводит к изменению длительности их работы. При невозможности управлять на малых скоростях от датчика частоты и фазы двигателя начальная фаза разгона осуществляется по схеме частотФ но-регулируемого синхронного двигателя с автоматическим переходом в режим вентильного двигателя (по второму варианту устройства).

На фиг. 1 приведена схема первого варианта устройства; на фиг. 2— схема второго варианта устройства; на фиг. 3 — схема датчика скорости, использованная в обоих вариантах устройства; на фиг. 4 — схема датчика . начального положения ротора, исполь" зованная во втором варианте устройства.

Согласно первому варианту устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа содержит циклоконвертор 1, к которому

1137562 разрешающий сигнал. подключен синхронный двигатель 2 с датчиком частоты и фазы двигателя 3.

Датчик нагрузки 4 соединен с пер» вым. входом блока машинной коммута1 ции 5, второи вход которого подключен к выходу датчика частоты и фазы двигателя 3. Логическая ячейка ИЛИ

6 подключена входами к выходам логических ячеек И 7 — 9, а выходом— к управляющим входам циклоконверто- 10 ра 1. Выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима 10 соединен с первыми входами логических ячеек

И 7 и 8, выход блока сетевой коммутации инверторного режима fl связан 15 с первым входом логической ячейки

И 9, второй вход логической ячейки

И 7 соединен с датчиком проводимости

12 через логическую ячейку НЕ 13, вторые входы логических ячеек И 8, 20 и 9 соединены с выходами переключателя каналов 14, первый вход которого соединен с выходом датчика проводи« мости 12, а второй — с. вькодом порогового элемента 15, входы которого 25 связаны с выходами датчика скорости

16 и датчика нагрузки 4, а вход датчика скорости 16 соединен с выходом датчика частоты и фазы двигателя 3. ,Третий вход логической ячейки И 7 соединен с К-м выходом блока 5 машинной коммутации, а третьи входы логи.ческих ячеек И 8 и 9 соединены с (К+1)-м выходом блока машинной коммутации 5.

Устройство работает следующим образом.

На входы логической ячейки ИЛИ 6 поступают импульсы блоков сетевой .40 коммутации и блока машинной коммутации через одну из логических ячеек

И в зависимости от выходного сигнала датчиков проводимости вентилей групп фаз двигателя и от величины сигнала датчика скорости. При наличии на К-м выходе блока машинной коммутации 5 разрешающего сигнала на включение

К-й группы вентилей фаз двигателя и отсутствии проводимости в (К-1)-й gg группе вентилей на выходе логической ячейки НЕ 13 присутствует. разрешающий сигнал на прохождение импульсов блока сетевой коммутации выпрямительного режима через ячейки И 7и ИЛИ 6 у на управляющий вход циклоконвертора I, при этом К-я группа вентилей работает в выпрямительном режиме.

В момент начала коммутации тока в фазах двигателя 2 разрешающий сигнал блока машинной коммутации 5 прекращается для канала К-й группы вентилей отключаемой фазы и подается на канал (К+1)-й группы вентилей включаемой фазы. Однако К-я группа вентилей выключаемой фазы продолжает работать в выпрямительном режиме либо переводится в инверторный режим, чем обеспечивается машинная либо смешанная коммутация в зависимости от уровня сигнала датчика скорости. При низкой скорости, когда ЭДС вращения двигателя 2 недостаточна для коммутации тока в фазах двигателя, выходной сигнал порогового элемента 15 разрешает прохождение сигнала с выхода датчика проводимости 12 на первый выход переключателя 14 каналов, связанный с вторым входом логической ячейки И 9.

Импульсы блока сетевой коммутации 11 ннверторного режима через логическую ячейку И 9 поступают на вход ячейки

ИЛИ 6, и К-я группа вентилей отключаемой фазы переводится в инверторный режим до тех пор, пока ток в ней не спадет до нуля и на втором входе ячейки И 9 не исчезнет разрешающий сигнал. Начиная с определенной частоты вращения, уровень которой зависит от нагрузки двигателя, становится возможной коммутация токов в фазах двигателя под действием ЗДС вращения синхронной машины и выходной сигнал порогового элемента 15 разрешает прохождение сигнала с выхода датчика проводимости 12 на второй выход переключателя каналов 14, связанный с вторым входом логической ячейки И 8.

Импульсы блока сетевой коммутации 10 выпрямительного режима через логическую ячейку И 8 поступают на вход ячейки ИЛИ 6, и К-я группа вентилей отключаемой фазы продолжает работать в выпрямительном режиме до тех пор, пока ток в ней не спадет до нуля под действием ЭДС вращения машины и на втором входе ячейки И 8 не исчезнет

Согласно второму варианту устройство управления вентильным двигателем циклоконверторного тина (фиг.2) содержит циклоконвертор 1, к которому подключены синхронный двигатель 2 и датчик частоты и фазы 3 двигателя.

Датчик нагрузки 4 соединен с первым входом блока машинной коммутации 5, 1137562

1О второй вход которого подключен к выходу датчика частоты и фазы 3, двигателя, входом подключенного к силовым,выходам циклоконвертора. Логическая ячейка ИЛИ 6 подключена входами к выходам логических ячеек И 7, 8 и 9, а выходом — к управляющим входам циклоконвертора 1. Выход блока

10 сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами 10 логических ячеек И 7 и 8. Выход блока 11 сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом логической ячейки И 9, второй вход ло гической ячейки И 7 соединен с датчи- 15 ком проводимости 12 через логическую ячейку НК 13, вторые входы логических ячеек И 8 и. 9 соединены с выходом переключателя 14 каналов, первый вход которого соединен с выходом датчика проводимости 12, а второй — с выходом порогового элемента 15, входы которого связаны с выходом датчика 16 скорости и датчика 4 нагрузки, а вход датчика 16 скорости соединен с 2s выходом датчика 3 частоты и фазы двигателя. Третий вход логической ячейки И 7 соединен с K-м выходом переключателя 17 каналов, а третьи входы логических ячеек И 8 и 9 соеди-ЗО иены с (К+1)-и выходом переключателя

17 каналов, первый вход которого соединен с выходом блока 5 машинной коммутации, второй — с выходом распределителя 18, а третий — с выходом блока 19 сравнения, первый и второй входы которого связаны с выходами блока

5 машинной коммутации и распределителя 18 соответственно. Управляющий вход распределителя 18 соединен с вы-4О ходом преобразователя 20 сигнал управления-частота, вход которого подключен к выходу задатчика 21.темпа разГона, выход которого одновременно подключен к входам блоков 10 и

11 сетевой коммутации. Управляющий вход задатчика 21 связан с источником задания сигнала управления скоростью через ключ 22, а установочный вход — с выходом датчика 4 нагрузки.

Параллельные входы распределителя

18 и управляющий вход ключа 22 соединены с выходом датчика 23 начального положения ротора, входы которого подключены к выходам циклоконвер- > тора 1. Обмотка возбуждения двигателя 2 соединена с регулятором 24 воз-. бужцения через ключ 25.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем диапазоне скоростей обеспечивается сетевая либо машинная коммутация групп вентилей фаз двигателя в зависимости от,уровня скорости вращения двигателя так же, как и в устройстве по первому варианту.

Однако используемый в устройстве датчик частоты и фазы работает на основе измерения ЭДС вращения двигателя, поэтому при неподвижном двигателе сигнал на его выходах отсутствует и для осуществления пуска с требуемым темпом разгона используется режим частотно-регулируемого синхронного двигателя. При включении ключа 25 на обмотку возбуждения двигателя подается напряжение с регулятора 24 возбуждения, при этом в фазах обмотки статора двигателя появляются импульсы

ЭДС взаимоиндукции, величина которых в каждой фазе зависит от взаимного пространственного положения магнитш х осей индуктора и фазы, и датчик начального положения ротора включае. ключ 22 и устанавливает распределитель 18 в состояние, определяющее включение двух групп вентилей фаз двигателя, соответствующих начально1 му положению ротора. Сигнал с распре делителя поступает на вторые входы переключателя 17 каналов и блока 19 сравнения. При неподвижном роторе двигателя сигнал на выходе блока 5 машинной коммутации отсутствует и выходной сигнал блока 19 сравнения разрешает прохождение сигналов распределителя 18 на выходы переключателя 17 каналов. Одновременно сигнал задания скорости. через ключ 22 поступает,на вход задатчика 21 темпа разгона, сигнал с выхода которого поступает на управляюшие входы блоков сетевой коммутации и преобразователя 20 сигнал управления-частота. Импульсы с выхода преобразователя 20 поступают на управляющий вход распределителя 18, выходной сигнал которого управляет переключением групп вентилей фаз двигателя с частотой, задаваемой задатчиком 21 темпа разгона. При этом,ротор двигателя начинает вращаться и при достижении скорости вращения определенной величины ЭДС вращения двигателя возрастает настолько, что на выходах датчика 3 частоты и фазы двигателя и блока 5 машинной коммута- .

1137562 цин появляется сигнал, однозначноопределяющий частоту и фазу включения групп вентилей фаз двигателя и соответствии с частотой и фазой ЭДС вращения двигателя. При совпадении сигналов на выходах блока 5 машинной коммутации и распределителя 18 блок сравнения 19 дает разрешение на прохождение сигнала с -выхода блока 5 машинной коммутации на выходы нере- . 10 ключателя 17 каналов. В дальнейшем устройство работает так же, как устройство по первому вариайту, Схема датчика скорости на фиг. 3 содержит реверсивный счетчик 26., сум-ц мирующнй вход которого подключен к выходу логической ячейки ИЛИ 27, а вычитающий вход к выходу преобразова теля 28 напряжение-частота, вход которого связан с выходом преобразова- 2п теля 29 код-напряжение, входом под-.

/ ключенного к выходу реверсивного . счетчика 26. Входы логической ячейки

ИЛИ 27 связаны с выходами датчика частоты и фазы двигателя через диффе- 2S ренцирующие цепочки 30.

Выходные сигналы ю каналов датчика 3 частоты и фазы .двигателя дифференцируются КС-цепочками 30 и через логическую ячейку ИЛИ 27 поступают ЗО на вход цифровой следящей системы, предназначенной для преобразования . частоты, пропорциональной скорости вращения в двоичный код и s аналоговый сигнал. Импульсы с выхода логической ячейки ИЛН 27 поступают на сумми35 рующий вход реверсивного счетчика, ;при этом на выходе счетчика появляегся код, пропорциональный числу поступивших импульсов„ преобразуемый преобразователем 29 код-напряжение в напряжение, которое преобразует" ся сйова в частоту с помощью преобразователя 28 напряжение-частота, импульсы которой подаются на вычитаю45 щий вход реверсивного счетчика. Когда частота импульсов на суммирующем входе реверсивного счетчика сов адает с частотой на.вычитающем входе счетчика, система находится в состоянии равновесия. Напряжение на выходе преобразователя 29 код-напряжение и код на выходе реверсивного счетчика

-однозначно определяются частотой вращения двигателя.

Схема датчика начального положения ротора (фиг. 4) включает в себя три однотипных канала (А, В, С) но

12 числу фаз двигателя, каждый из которых содержит пороговое устройство 31, двумя выходами связанного с R u S входами RS-триггера.32, причем эти выходы шунтированы цепочкой из встречно-последовательно соединенных диодов 33, средняя точка которой соединена .с одним из входов первой логической ячейки И 34, а два других входа этой ячейки связаны с выходами первых логических ячеек И 35 двух других каналов датчика. Первый выход

RS-триггера соединен с первым входом второй логической ячейки, И, второй его выход связан с первым входом третьей логической ячейки И 36, а оба вторых входа этих ячеек соединены с выходом первой логической ячейки И 34.

Используемый в варианте второго устройства датчик начального положения ротора работает следующим образом.

В момент включения ключа 25(фиг. 2) подается напряжение на обмотку возбуждения двигателя, в обмотках фаз двигателя наводится импульс ЭДС взаимоиндукции, амплитуда которого тем меньше, чем ближе угол между магнитными осями фазы и индуктора к 90 эл. град. На выходах пороговых устройств

31 (фиг. 4) появляются импульсы, длительность которых тем меньше, чем меньше амплитуда импульса ЭДС взаимоиндукции в соответствующей фазе двигателя, à в зависимости от знака этой ЭДС импульсы появляются на первом либо на втором выходах пороговых устройств, устанавливая в соответствующее состояние триггеры 32., По окончании переходного процесса в обмотке возбуждения двигателя на выходе логической ячейки И 34 канала датчика, подключенного к фазе двигателя с минимальной ЭДС взаимоиндукции,, устанавливается уровень О, а на двух других ячейках 34 уровень "1". Сигналы на входах логических ячеек И 34, образующих триггер определения мини,мальной ЭДС взаимоиндукции, имеющий три установочных состояния, и на выходах триггеров 32, определяющих знак ЭДС вэаимоиндукции в соответствующей фазе, однозначно определяют сигналы на выходах логических ячеек

И 35 и 36, а значит и группы вентилей фаз двигателя, которые необходимо включить, 1137562

14

Таким образом, раздельное формирование датчиками частоты и фазы питающей сети импульсов и выпрямительными и инверторными углами, формирование

HMIIQJIhCOB 06 OTCjTCTBHH IIPOBOPHMOCTH вентильных групп и формирование по командам частоты и фазы с учетом как наличия, так и отсутствия проводимости в.вентильных группах позволяет автоматически и взаимосвязанно менять как начало коммутации вентильных групп на включение, так и на отключение. При этом на малых скоростях ЗДС сети и ЭДС двигателя оказываются сфазированными, а длительность проводимости каждой вентильной группы не зависит от продолжительности коммутации. Блокировка датчиков сигналов в наличии и отсутствии коммутации при достижении двигателем задан- щ ной скорости позволяет использовать на средних и больших скоростях толь-. ко машинную коммутацию, сохраняя положительные свойства известного способа, а использование на малых ско- 25 ростях сетевой коммутации, автоматически перестраиваемой по сигналам датчика частоты и фазы двигателя, позволяет обеспечивать устойчивую работу на малых скоростях как при чисто сетевой, так и при смешанной коммутации. Исключение в первом варианте устройства логических ячеек ИЛИ из параллельных каналов формирования управляющих импульсов и выбор режима по командам датчиков с помощью логических ячеек И исключает неопределен ность в выборе режима коммутации и избыточность логических преобразований в системе управления, что повышает устойчивость работы устройства.

Введение во втором варианте устройства автономного канала задания частоты, статического датчика частоты и фазы двигателя в сочетании с датчиком начального положения ротора и узлами блокировки позволяет повысить надежность системы управления вентильным двигателем и обеспечить начальную фазу разгона по схеме частотного пуска синхронного двигателя с бестолчковым автоматическим переходом на схему вентильного двигателя

В этом случае исключается асинхрон-ный пуск, сопровождаемый большими .токами и небольшими динамическими моментами. Второй вариант устройства

1может быть особенно эффективен в установках, где по техническим условиям установка на валу двигателя датчика частоты и фазы недопустима, например в тяговых приводах с аккумуляторами кинетической энергии.

1137562

1 137562

1137562

Составитель В.Тарасов

Редактор О.Колесникова Техред Т.Иаточка

КорректоР Л.Пилипенко

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 10538/41 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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