Устройство для управления асинхронным двухфазным двигателем

Устройство для управления асинхронным двухфазным двигателем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашинных системах автоматики. Целью изобретения является повышение экономии электроэнергии и эффективности торможения. Введение ключевого элемента 19, логического элемента 25 И-НЕ в блок 7 определения моментов включения диодно-транзисторного ключа 9, индикатора 10 частоты вращения, индикатора 5 входного сигнала, блока 15 формирования импульсов управления ключевым элементом 19, блока 18 гальванической развязки и усиления и наличие в блоке пилообразных напряжений выхода формирования однополупериодного прямоугольного напряжения обеспечивает автоматический перевод асинхронного двигателя при достижении входным сигналом нулевого значения, в режим динамического торможения с последующим автоматическим отключением его от источника питания при полной остановке ротора. Устройство обладает высокой надежностью, т.к. при любом виде отказа или ложном срабатывании силовых ключевых элементов не возникают сквозные короткие замыкания и связанные с ними аварийные ситуации. 2 з.п. ф-лЫ;2 ил. (/)

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН

„.80„„1300621 (дц 4 Н 02 Р 7/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фие.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3976733/24-07 (22) 19.11 ° 85 (46) 30.03.87. Бюл. № 12 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) В.И.Хрисанов (53) 62-83:621.313.333.072.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 646409, кл. Н 02 P 7/36, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1166256, кл. Н 02 P 7/36, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ АСИНХРОННЬМ ДВУХФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашинных системах автоматики.

Целью изобретения является повышение экономии электроэнергии и эффектив- ности торможения . Введение ключевого элемента 19, логического элемента 25

И-НЕ в блок 7 определения моментов включения диодно-транзисторного ключа 9, индикатора 10 частоты вращения, индикатора 5 входного сигнала, блока 15 формирования импульсов управления ключевым элементом 19, блока

18 гальванической развязки и усиления и наличие в блоке пилообразных напряжений выхода формирования однополупериодного прямоугольного напряжения обеспечивает автоматический перевод асинхронного двигателя при достижении входным сигналом нулевого значения, в режим динамического торможения с последующим автоматическим отключением его от источника питания а при полной остановке ротора. Устройство обладает высокой надежностью, т.к. при любом виде отказа или ложном срабатывании силовых ключевых элементов не возникают сквозные короткие замыкания и связанные с ними аварийные ситуации. 2 з.н. ф-лы, 2 ил. 1300621

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашинных системах автоматики.

Цель изобретения — повышение экоHoMии электроэнергии и эффективности торможения асинхронного двухфазного двигателя.

На фиг.1 изображена схема устройства управления асинхронным двухфазным двигателем; на фиг.2 — временные 1О диаграммы, поясняющие работу данного устройства.

Схема устройства включает в себя датчик входного сигнала 1 (фиг.1), блок абсолютных значений входного

15 сигнала 2, индикатор полярности входного сигнала 3, блок пилообразных напряжений 4, индикатор входного сигнала 5, блок сравнения 6, блок определения моментов включения диоднотранзисторного ключа 7, блок гальванической развязки и усиления импульсов управления 8, диодно-транзисторный ключ переменного тока 9, индика2э тор частоты вращения ротора 10, включающий в себя резистивный датчик тока 1 1, диодный мост 12, LC-фильтр 13 и формирователь 14 сигнала частоты вращения ротора; блок формирования импульсов управления ключевым элемен-30 том 15, состоящий.из логических элементов И 16 и ИЛИ 17, блок 18 гальванической развязки и усиления импульсов управления ключевым элементом, ключевой элемент 19, асинхронный 35 двухфазный двигатель 20, фаэные обмотки статора 21 и 22. Блок определения моментов включения диодно— транзисторного ключа 7 состоит из трех логических элементов И-НЕ 23-25 <0 и логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 26.

Между собой блоки соединены следующим образом . Входы индикатора полярности входного сигнала 3 и блока <5 абсолютных значений входного сигнала

2 объединены между собой и подключены к задатчику входного сигнала 1, выход индикатора 3 подключен к первому входу блока определения моментов включе- M ния диодно-транзисторного ключа 7, второй и третий входы которого подключены к выходам блока сравнения 6, выход блока 2 подключен к первому входу блока сравнения 6, второй и 55 третий входы которого соединены с выходами блока пилообразных напряжений

4, вход блока 4 служит для подключения к источнику переменного напряжения, выход блока 7 соединен со входом блока гальванической развязки и уси.пения импульсов управления 8 диоднотранзисторным ключом 9. Диодно-транзисторный ключ 9 соединен параллельно с ветвью, образованной последовательным соединением фазной обмотки с òàòîра 21 двигателя 20 с диагональю диодного моста 12, в другую диагональ которого параллельно включен резистивный датчик тока 11, LC-фильтр 13, к указанной ветви подключен последовательно соединенные вторая фазная обмотка статора 22, ключевой элемент

19 и источник переменного напряжения.

В качестве ключевого элемента 19 используется симметричный тиристор (симистор). В индикатор частоты враще— ния ротора 10 наряду с датчиком тока 11, диодным мостом 12 и LC-фильтром 13 входит формирователь 14 сигнала частоты вращения ротора, вход которого соединен с выходом фильтра

13, а выход является выходом индикатора 10, который соединен с первым входом блока формирования импульсов управления 15 ключевым элементом 19.

Второй вход бпока 15 соединен с вы— ходом узла формирования однополупериодного напряжения блока пилообразных напряжений 4, третий вход блока

15 через индикатор входного сигнала

5 подключен к выходу блока 2. Выход блока 15 через блок 18 гальванической развязки и усиления импульсов управления соединен с управляющим электродом ключевого элемента 19. В блоке формирования импульсов управления 15 первый и второй входы образованы входами логического элемента И 16, вы— ход которого соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ 17, первый вход и выход которого являются соответственно третьим входом и выходом блока 1 i. В блоке 7 определения моментов включения диодно-транзисторного ключа входы первого элемента И-HE 23 соединены с первым входом указанного блока и первым входом третьего элемента И-НЕ 25, второй вход которого соединен со вторым входом блока 7, третий вход которого соедннен со вторым входом второго ло— гического элемента И-НЕ 24, первый вход которого соединен с выходом первого логического элемента И вЂ” НЕ 23, а выход его и выход третьего логического элемента И-НЕ 25 подключены ко входу логического элемента ИСКПЮ—

13006

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 26, выход которого соединен с выходом блока 7.

Устройство работает следующим об— разом.

При наличии входного сигнала, например, положительной полярности (U ) 0) на выходах блоков 3 и 5 форЬХ !

1 И мируются сигналы 1, а на выходе блока сравнения б формируются прямоI Н угольные импульсы U и U со сква-10 жностью, определяемой абсолютным значением входного сигнала U, и смевх щенных по фазе в соответствии с опорными пилообразными напряжениями

U u U (фиг. 2) . Две последователь-15

4 4 ности импульсов Пв a U поступают на вход блока определения моментов включения диодно-транзисторного ключа 7, в котором под действием сигнала блока 3 происходит выделение одной 20 из этих последовательностей импульсов с последующей ее передачей на блок гальванической развязки 8. Согласно фиг.2 под действием сигнала "1" блока 3 на выходе блока 7 появляется

25 импульс U, аналогичныи импульсу U

В интервале времени 0 (u) t < d., диодно-транзисторный ключ 9 будет выключен. Сигнал "1" блока 5 поступает на один иэ входов логического элемента ИЛИ 17 блока 15, что обеспечивает на его выходе сигнал "1" независимо от сигнала на другом входе 17.

Под действием сигнала "1" ключевой элемент 19 полностью включен и напря- 35 с жение питания П„прикладывается к фазным обмоткам 21. и 22 статора двигателя 20. В интервале времени

ol,

П . Аналогичная работа устройства бу-45

n дет иметь место и при отрицательной полуволне напряжения питания. Под действием напряжений 0 и U в

2t двигателе 20 развивается вращающий момент, и его ротор вращается. 50

Если теперь в некоторый момент времени, например, д t Й входной сигнал станет равным нулю, то в работе устройства произойдут следующие изменения, Напряжения на обоих выхо- 55 дах блока сравнения будет равно "1", на выходах блоков 3 и 5 будут сигналы нулевого уровня "0". В результате ра21 4 боты блока 7 на его выходе будет на-, пряжение U, равное "1", которое обеспечивает включение ключа 9 и шунтирование фазной обмотки 21. Под действием индуцируемой ЭДС через ключ 9 и фазную обмотку 21 вращающегося двигателя 20 будет протекать ток и создавать падение напряжения на резистивном датчике тока 11. Это напряжение выпрямляется диодным мостом 12 и сглаживается LC-фильтром 13, после чего поступает на формирователь 14 сигнала состояния ротора. На выходе форьщрователя 14, а следовательно, и на выходе индикатора частоты вращения ротора 10, будет напряжение

U, равное "1". Это напряжение подается на первый вход блока формирования импульсов управления 15 ключевым элементом 19 на второй вход блока 15 постоянно поступает с блока 4 одно полупериодное прямоугольное напряжение U . В результате работы логи4 ческого элемента И 16 на его выходе будет однополупериодное напряжение, равное "1". Под действием этого напряжения и напряжения U равного

"0", на выходе логического элемента

ИЛИ 17, а следовательно, и íà выходe блока 15, будет напряжение U, U< аналогичное U, которое обеспечит однополупериодное вкпочение ключевого элемента 1 9, выкжочение которого происходит в моменты времени ф, и Р когда протекающий через него ток уменьшается до значения, близкого к нулю. При включенном состоянии 19 по фазной обмотке 22 двигателя 20 н через ключ 9 будет протекать пульсирующий ток, обеспечивающий интенсивное динамическое торможение ротора двигателя 20. В процессе торможения скорость вращения ротора и во уменьшается, в обмотке 21 индуцирует" ся ЭДС под действием которой по датчику 11 диодному мосту 12, ключу 9 н обмотке 21 протекает ток, обеспечивающий падение напряжения и, следовательно, формирование на выходе индикатора частоты вращения ротора

10 напряжения U„, равного "1". При остановке ротора в некоторый момент времени ca)t Ф- напряжение U становится равным "0", аналогичным будет и напряжение на выходе логического элемента И и выходе логического элемента ИЛИ, что, в свою очередь, обеспечит полное запирание ключевого

1300621 элемента 19 и отключение фазных обмоток 21 и 22 двигателя 20 от источника питания. Таким образом, при нулевом входном сигнале и при нулевой скорости вращения ротора и„ = 0 заканчивается процесс торможения двигателя, и он отключается от источника питания. В течение паузы oL с .

< M t а д. электроэнергия источника

4 питания не расходуется. Ю

Если в момент времени а> t =с вновь появляется входной сигнал, например, U „с О, то сигнал "i на выходе блока 5 обеспечит формирование напряжения на выходе блока 15, рав- 15 ного "1", независимо от значений сигналов на его остальных двух входах, Ключевой элемент 19 будет полностью включен. С учетом полярности и абсолютного значения входного сигнала на 20 выходе блока 7 появится напряжение

II

U аналогичное напряжению V ко7 6 торое обеспечивает на интервале

d. icd t (с включение ключа 9, а на

4 интервале d (<э < 73 его запира5 ние. В отрицательной полуволне процессы повторяются. В результате изменения порядка следования фаз первых гармониче ских составляющих напряжений

U u U по сравнению с аналогичны-ЗО

21 аэ ми напряжениями при U > 0 в двивх

9 гателе развивается момент противоположного знака, и он начинает вращаться в противоположную сторону.

Данное устройство обладает способ- З5 ностью при достижении входным сигналом нулевого значения автоматически переводить асинхронный двухфазный двигатель в режим эффективного динамического торможения с последующим 40 автоматическим отключением его от источника питания при полной остановке ротора. В устройстве достигается плавное регулирование скорости вращения асинхронного двухфазного двигателя и его реверсирование при хороших массо-габаритных показателях и при высокой схемной надежности, заключающейся в том, что при любом виде отказа или ложном срабатывании 5п силовых ключевых элементов в устройстве не возникают сквозные короткие замыкания и связанные с ними тяжелые аварийные ситуации.

Формула изобретения

1. Устройство для управления асинхронным двухфазным двигателем при питании от источника однофазного переменного напряжения, содержащее диодно-транзисторный ключ переменноro тока, предназначенный для подключения параллельно одной из двух последовательно соединенных между собой и источником питания фазных обмоток статора двигателя, и схему управления, включающую датчик входного сигнала, блок пилообразных напряжений, индикатор полярности входного сигнала, блок абсолютных значений входного сигнала, блок сравнения с тремя входами и двумя выходами, блок гальванической развязки и усиления импульсов управления, блок определения моментов включения диодно-транзисторного ключа с тремя входами и одним выходом, составленный из двух логических элементов И-НЕ и одного логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом два входа первого логического элемента

И-НЕ подключены к первому входу указанного блока, третий вход которого является первым входом второго логического элемента И-НЕ, второй вход и выход второго логического И-НЕ соединены соответственно с выходом первого логического элемента И-НЕ и с вторым входом логического элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого является выходом блока определения моментов включения диодно †транзисторно ключа, входы индикатора полярности входного сигнала и блока абсолютных значений входного сигнала объединены между собой и подключены к датчику входного сигн:ала, выход индикатора полярности входного сигнала подключен к первому входу блока определения моментов включения диодно-транзисторного ключа., к второму и третьему входам которого подключены выходы блока сравнения, выход блока абсолютных значений входного сигнала подключен к первому входу блока сравнения, второй и третий входы которого соединены с выходами блока пилообразных напряжений, вход блока пилообразных напряжений служит для подключения к источнику переменного напряжения, выход блока определения моментов включения диодно-транзисторного ключа соединен с входом блока гальванической развязки и усиления импульсов управления диодно-транзисторным ключом, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения экономии электроэнергии и эффективности

1 ЗГ)0621

° В

° IC

° И ч

elf и

eJt

Фиа2 цНИИПИ Заказ 1158/55 Тираж 661 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 торможения асинхронного двухфазного двигателя, введен ключевой элемент, предназначенный для подключения фаз— ных обмоток статора к источнику пере-. менного напряжения, в блок определения моментов включения диодно-транзисторного ключа введен третий логический элемент И вЂ” НЕ, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму входам 10 указанного блока, а выход логического элемента И-HE соединен с первым вхо— дом логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, в схему управления дополнительно введены индикатор частоты враще- 15 . ния ротора, индикатор входного сигнала, блок формирования импульсов управления ключевым элементом, блок гальванической развязки и усиления импульсов управления ключевым элемен- 20 том, а блок пилообразных напряжений снабжен выходом формирования однополупериодного прямоугольного напряжения, при этом вход индикатора частоты вращения ротора предназначен для 25 подключения к выводу одной из фазных обмоток статора, а выход указанного индикатора соединен с первым входом блока формирования импульсов управления ключевым элементом, второй вход 30 которого соединен с выходом формирования однополупериодного прямоугольного напряжения блока пилообразных напряжений, а третий вход через индикатор входного сигнала связан с вы8 ходом блока абсолютных значений вход-. ного сигнала, выход блока формирования импульсов управления ключевым элементом через блок гальванической развязки и усиления импульсов управления ключевым элементом соединен с управляющим электродом ключевого элемента.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок формирова- ния импульсов управления ключевым элементом выполнен на логических элементах И и ИЛИ, причем входы логическогв, элемента И образуют первый и второй входы данного блока, а выход логического элемента И соединен с вторым входом логического элемента

ИЛИ, первый вход и выход которого являются соответственно третьим входом и выходом блока формирования импульсов управления ключевым элементом.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что индикатор частоты вращения ротора составлен из формирователя сигнала частоты вращения, выход которого образует выход указанного индикатора, резистивного датчика тока, диодного моста и ЬСфильтра, причем резистивный датчик тока через ЬС-фильтр подключен к вхо" ду формирователя сигнала частоты вращения и включен в одну из диагоналей диодного моста, другая диагональ которого образует вход указанного индикатора.