Устройство для управления вентильным электродвигателем

Устройство для управления вентильным электродвигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике , именно к регулируемым вентильным электродвигателям и может найти применение в системах и устройствах , где требуется экстренное торможение , например в позиционном приводе, в приводах робототехники и т.д.Целью изобретения является повышение точности и уменьшение времени останова. При вращении синхронной машины 1 и наличии команды Стоп на входе триггера команд 18 снимается блокировка с блока памяти 19, управля емьш блок 9 формирования сигналов правого и левого направлений вращения формирует сигнал на перевод электродвигателя в режим противовключения и последний эффективно тормозится. В момент изменения направления вращения при первой смене информации в каналах датчика 2 положения ротора после реверса происходит совпадение информациина входах цифрового компаратора, входящего в формирователь 24 сигнала изменения направления вращения. При этом на выводе последнего появляется импульсный сигнал, длительностью, равной длительности такта коммутации который поступает на информационный вход 34 блока памяти. При этом управляемый блок 9 формирования сигналов правого и левого направлений вращения запрещает прохождение сигналов с датчика 2 положения ротора на управление преобразователем 6 частоты и вентильный электродвигатель оста- 1авливается. 4 ил. / i (Л 1С ел QD 4 Ф tsd

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (дц.ф Н 02 P 6/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

"« у Щ.„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

0усн

&ю

Фиа У (21) 3773655/24-07 (22) 25.05.84 (46) 23.09.86. Вюл. N - 35 (?2) В.И.Катаев, В.E.Койков, В.К.Лозенко и В.Ф.Шалагинов (53) 621.313.232-83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1029370, кл. Н 02 P 6/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1020952, кл. Н 02 P 6/02, !981., (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике,а именно к регулируемым вентильным электродвигателям и может найти применение в системах и устройствах,где требуется экстренное торможение, например в позиционном приводе, в приводах робототехники и т.д.Целью изобретения является повышение точности и уменьшение времени останова.

При вращении синхронной машины 1 и наличии команды "Стоп" на входе триггера команд 18 снимается блокировка с блока памяти 19, управля„„Я0„„1259462 А 1 емый блок 9 формирования сигналов правого и левого направлений вращения формирует сигнал на перевод электродвигателя в режим противовключения и последний эффективно тормозится. В момент изменения направления вращения при первой смене информации в каналах датчика 2 положения ротора после реверса происходит совпадение информации- на входах цифрового компаратора, входящего в формирователь 24 сигнала изменения.направления вращения. При этом на выйоде последнего появляется импульсный сигнал, длительностью, равной длительности такта коммутации который поступает на информационный вход 34 блока памяти. При этом управляемый блок 9 формирования сигналов правого и левого направлений вращения запрещает прохождение сигналов с датчика 2 положения ротора на управление преобразователем 6 частоты и вентильный электродвигатель оста«навливается. 4 ил.

1259462

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулируемым вентильным электродвигателям, и может найти применение в, системах и устройствах, где требуется экстренное торможение, например в позиционном приводе, в приводах робототехники и т.д.

Цель изобретения — повышение точности и уменьшение времени останова.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления вентильным электродвигателем; на фиг. 2 — принципиальная схема формирователя сигнала изменения направления вращения; на фиг. 3 — принципиальная схема формирователя импульсов частоты, кратной частоте вращения; на фиг. 4 — диаграммы напряжений в узлах функциональной схемы по фиг. 1 (где U — напряжения в одноименных: узлах схемы, t — - время).

Устройство для управления вентильным электродвигателем, выполненным в виде синхронной машины 1 (фиг. 1), на валу которой установлен m-канальный датчик 2 положения ротора (например, с тремя выходными каналами

3 — 5), содержит преобразователь 6 частоты, к выходам 7 которого подклю. чена трехфазная якорная обмотка синхронной машины 1, а цепи 8 управления ключей преобразователя 6 частоты связаны с каналами 3 — 5 датчика 2 положения ротора через управляемый блок 9 формирования сигналов правого и левого направления враще ния, первый управляющий вход IO которого подключен к выходу 11 логической схемы 12 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (управляемый реверсор), к первому входу

13 и второму входу 14 которой подключены соответственно выход 15 задатчика 16 направления вращения и выход

17 триггера 18 команд "Пуск" и "Стоп", кроме .того устройство также содержит блок 19 памяти, подготавливающий вход 20 которого подключен к выходу

17 триггера 18 команд "Пуск" и "Стоп" а выход 21 соединен с вторым управляющим входом 22 управляемого блока

9 формирования сигналов правого и . левого направлений вращения, формирователь 23 импульсов частоты, кратной частоте вращения, подключенный входами к выходам m-канального датчика 2 положения ротора, формироваетль 24 сигнала изменения направле!

О выходами 3 — 5 ш-канального датчика 2 положения ротора, его выходы 40—

55 ется выходом формирователя 23 импуль30

40 ния вращения (фиг. 2), содержащий

m-канальный и-разрядный регистр 25 сдвига и блок ?6 сравнения с 2 m входами .27 — 32, выход 33 которого соединен с информационным входом

34 блока памяти (фиг. 1). Тактирующий вход 35 m-канального п-разрядного регистра сдвига связан с выходом 36 формирователя импульсов частоты, кратной частоте вращения, его

m информационных входов 37 — 39 — с

42 — с первыми 27 — 29 входами блока 26 сравнения, вторые входы 3032 которого подключены к выходам

3 — 5 ш †канально датчика 2 положения ротора. Причем m-канальный празрядный регистр 25 сдвига (фиг. 2) может быть выполнен на ш группах из и последовательно соединенных D-триггеров, при этом информационный вход каждого D-триггера в каждой группе, кроме первого, подключен к выходу предыдущего D-триггера. Блок 26 срав нения может быть реализован, например, как цифровой компаратор с 2 ш входами или как m логических схем совпадений, выходы которых подключены к входам m-входового логического сумматора.

Датчик 2 положения ротора может быть любого типа, например индуктивный с подмагничиванием. В его каналах 3 — 5 формируются сигналы о положении ротора синхронной машины I смещенные, в данном случае, друг относительно друга на 2 и )3. Длительность каждого сигнала соответствует угловому повороту ротора на 9 формирователь 23 импульсов частоты, кратной частоте вращения, может содержать логический мажоритарный элемент 43, подключенный тремя входами к выходам 3 — 5 каналов датчика 2 положения ротора. Прямой и инверсный выходы элемента 43 связаны с входами логической схемы И 44 через одновибраторы 45 и 46 коротких отрицательных импульсов, вырабатываемых либо по передним, либо по задним фронтам выходных сигналом логического мажоритарного элемента 43.

Выход 36 логической схемы И 44 являсов частоты, кратной частоте враще;ния. При вращении ротора электродвигателя в моменты смены информации

3 12594 в каналах 3 — 5 датчика 2 положения ротора происходит появление коротких отрицательных импульсов на выходе 36 формирователя 23, и длительность их выбирается несколько больше длительности смены информации в каналах 3 — 5 датчика 2 положения ротора.

Преобразователь 6 частоты осущест. вляет периодическое подключение сек- 10 ций якорной обмотки сихронной машины 1 к источнику питания.

Управляемый блок 9 формирования сигналов правого и левого направления формирует из сигналов трехканаль-!5 ного датчика 2 положения ротора сигналы управления преобразователем 6 частоты. Если уровень управляющего сигнала по первому управляющему входу 10 равен логической "1", то блок 2б

9 формирует сигналы управления, соответствующие направлению вращения вправо. Изменение уровня управляющего сигнала по входу 10 приводит к формированию сигналов управления, соот- 25 ветствующих вращению влево.

Блок 9 формирует сигналы управления только при наличии по второму . управляющему входу 22 уровня логического "0". При изменении логического уровня на втором управляющем входе

22 прекращается формирование блоком

9 сигналов управления преобразователем 6 частоты.

Блок 19 памяти обеспечивает про- 35 хождение и запоминание сигнала с входа 34 при наличии на входе 20 уровня логического "0". При наличии на входе 20 уровня логической "1" соответствующей команде "Пуск", сиг- 4О нал . с входа 34 не передается, а на выходе принудительно устанавливается .уровень логического "0".

Устройство функционирует следующим образом.

При Н1чии cHrH a "Пуск" U17 (фиг. 4) на выходе блока 19 памяти принудительно присутствует уровень логического "0", а при наличии уров- 50 ня логического "0" на первом управляющем входе 10 (U ) управляемый блок 9 формирования сигналов правого и левого направлений вращения формирует сигналы управляющие преобразова-55 телем 6 частоты для вращения влево.

При этом внутренняя обратная связь по частоте вращения разорвана и не

62 влияет на работу вентильного электродвигателя.

Предположим, что в момент времени (фиг. 4) подается команда "Стоп".

При этом снимается блокировка с блока 19 памяти и управляемый блок 9 формирования сигналов правого и левого направлений вращения начинает формировать сигналы для вращения вправо, поскольку на его первом управляющем входе 10 появляется соответствующий единичный потенциал U а на втором управляющем входе 22 сигнал U не изменяется. Вентильный электродвигатель переходит в режим противовключения и, продолжая вращаться влево, эффективно тормозится на интервале времени t 1 — t . При этом на соответствующих информационных входах

37 — 39 m-канального и-разрядного регистра 25 сдвига присутствует информация о текущем положении ротора, а на соответствующих выходах 40 — 42 старших разрядоЬ вЂ” информация, отстающая от текущей на два такта коммутации в каналах 3 — 5 датчика 2 положения ротора. Запись информации в регистр 25 сдвига осуществляется по задним фронтам коротких отрицательных импульсов U 36 (U35) формирователя

23 частоты, кратной частоте вращения, поступающих на тактирующий вход 35 . регистра 25 сдвига сразу же за сме-. ной информации в каналах датчика 2 положения ротора. При вращении ротора синхронной машины 1 в любом направлении информация на соответствующих информационных входах U> > и выходах U 4 4, регистра 25 сдвига не совпадает, поэтому при ее поступлении на входы блока 26 сравнения (цифрового компаратора) на его выходе 33 "Совпадение" отсутствует единичный логический ровень U >>.

В момент времени t (фиг. 4) вентильный электродвигатель останавливается и начинает вращение в противоположную сторону . (вправо),а в момент времени t при первой смене информации в каналах датчика 2 положения ротора после реверса происходит совпадение информации на входах А(Пм Пяг) и B(Uzz — U >) блока 26 сравнения (цифрового компаратора), так ка". относительно момента реверса происходит зеркальное повторение в обратном порядке текущей информации в каналах датчика 2

5 12594 положения ротора (U — U ), а зеркальное повторение в обратном порядке информации на выходах 40

42 m-канальноro п-разрядного ре. гистра 25 сдвига (U o — U q ) начинает происходить в обратном порядке с запаздыванием в пределах от одного до двух тактов коммутации отно. сительно истинного момента реверса в момент времени tq. Это приводит. к 10 появлению на выходе 33 блока 26 сравнения положительного сигнального импульса U смены направления вращения длительностью, равной длительности такта коммутации. Указанный импульс поступает на информационный вход 34 блока 19 памяти и переводит его выход в единичное состояние (U ). Управляемый блок 9 формирования сигналов правого и ле- 20 вого направлений вращения запрещает прохождение сигналов с датчика

2 положения ротора на цепи 8 управления ключей преобразователя 6 частоты, и отключенный вентильный л электродвигатель останавливается.

При останове вентильного электродвигателя, вращающегося вправо, процессы в устройстве протекают аналогично. 30

При наличии в вентильном электродвигателе муфты торможения она может использоваться для фиксации вала синхронной машины 1. Цепи управления муфтой подключаются к выходу 21 блока 19 памяти и включают муфту на фрикционное трение в момент появления единичного логического уровня

U« на выходе блока 19 памяти.

Такое управление муфтой торможе- 40 ния резко уменьшает ее износ, поскольку фрикционные колодки муфты, торможения накладываются в момент времени, когда скорость вращения вентильного электродвигателя практи- 45 чески равна нулю.

Точность фиксации изменения направления вращения определяется только конструкцией датчика 2 положения ротора и не зависит от величины момента инерции и момента нагрузки. В частности, в электродвигателе с числом пар полюсов р = 2 с двухполунериодным преобразователем частоты точность фиксации изменения направления вращения в любом направлении не превышает угловой длительности одного такта коммутации, что состав62 Ь ляет Т /3 (и/6 геом.рад.). Это позволяет практически свести к нулю время свободного выбега после отключения вентильного электродвигателя от источника питания,. так как за один такт коммутации вентильный электродвигатель не развивает значительной частоты вращения, повысить точность останова за счет исключения непрогнозируемой величины времени свободно го выбе га.

Таким образом, изобретение позволяет значительно повысить точность и уменьшить время останова вентильного электродвигателя по сравнению с известными устройствами за счет доведения точности определения нулевой частоты вращения до разрешающей способности используемого датчика положения ротора.

Формула и з обре т е н и я

Устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, цепи управления ключей которого связаны с выходом m-канального датчика положения ротора через управляемый блок формирования сигналов правого и левого направлений вращения, первый управляющий вход которого связан через управляемый реверсор с выходом задатчика направления вращения и триггера команд Пуск" и "Стоп", блок памяти, подготавливающий вход которого подключен к выходу триггера команд иПуск" и "Стоп", а выход связан с вторым управляющим входом управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения, формирователь импульсов частоты, кратной частоте вращения, входом подключенный к выходу ш-ка- нального датчика положения ротора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени останова, управляемый реверсор выполнен в виде логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которой связан с первым управляющим входом управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения, а первый и второй входы — с выходом эадатчика направления вращения и выходом триггера команд

"Пуск" и "Стоп" соответственно, дополнительно введен формирователь сиг1259462

Фиг.2 нала изменения направления вращения, содержащий m-канальный и-разрядный регистр сдвига и блок сравнения с

2 m входами,,выход которого соединен с информационным входом блока памяти, при этом тактирующий вход

m-канального и-разрядного регистра сдвига связан с выходом формирователя импульсов частоты, кратной часто-. те вращения, его m информационных входов - с выходами m-канального датчика положения ротора, его выходы— с первыми ш входами блока сравне» ния, вторые ш входов которого подключены к выходам ш-канального датчика положения ротора.

1259462

ll)7 87 /22 Э >a7PZP

uo гоЯ

@ "м Ьг î Ь 4! > /28 /юг /го ил ™зб

Составитель А. Бабак

Редактор О. Бугир Техред Л.Сердюкова Корректор М.Максимишинец.

Заказ 5136/56 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4