Способ регулирования частоты вращения вентильного двигателя и устройство для его осуществления

Способ регулирования частоты вращения вентильного двигателя и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании широкорегулируемых электроприводов. Целью изобретения является снижение потерь при регулировании. .Управляющее воздействие для ключей анодной и катодной групп коммутатора в цепи обмотки якоря вентильного двигателя формируют по результату измерения углового положения ротора вентильного двигателя с помощью датчика 1 положения с -чувствительными элементами. Это воздействие формируют в виде одного импульса напряжения, ширину которого регулируют по переднему и заднему фронту симметрично на величину, oiipe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ЦФпr1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЪФ ф

Фиг1 (21) 4616272/07 (22) 06.12.88 (46) 23.09.91. Бюл. М 35 (71) Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева (72) В.Е.Высоцкий, В.Д.Каретный, Н.Н.Коньков, Ю.И.Лютахин и M.Ñ.Oëüøàíский (53) 62-83:621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 307476, кл. Н 02 К 29/06, 1971.

Авторское свидетельство СССР

N 692013, кл. Н 02 К 29/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 767908, кл, Н 02 К 29/06, 1980. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

@РАЩЕНИЯ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

„„ЯЦ „„1679594 А1 (ю))э Н 02 P 6/02, Н 02 К 29/06

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании широкорегулируемых электроприводов.

Целью изобретения является снижение потерь при регулировании..Управляющее воздействие для ключей анодной и катодной групп коммутатора в цепи обмотки якоря вентиаьного двигателя формируют по результату-измерения углового положения ротора вентильного двигателя с помощью датчика 1 положения с .чувствительными элементами. Это воздействие формируют в виде одного импульса напряжения, ширину которого регулируют по переднему и заднему фронту симметрично на величину, опре1679594

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании широкорегулируемых электропроводов на базе вентильного двигателя постоянного тока с искусственной коммутацией. 5

Цель изобретения — снижение потерь при регулировании.

На фиг.1 представлено устройство для реализации способа регулирования частоты вращения вентильного двигателя; на фиг.2 — 10 временная диаграмма. работы устройства.

Устройство для регулирования частоты вращения вентильного двигателя содержит основной датчик 1 (фиг.1) положения ротора

N 15 с N чувствительными элементами, — логи2 ческих схем И 2 с двумя входами, первые входы которых соединены соответственно с

N первыми — чувствительными элементами датчика 1 положения ротора, и основной

N-входовый формирователь 3 импульсов управления коммутатором в цепи якорной обмотки вентильного двигателя.

Устройство содержит также дополни- 25 тельный датчик 4 положения ротора с и чувствительными элементами, при этом по N, дополнительный N-входовой формирователь 5 импульсов, дифференцирующую цего и обратного счета счетчика 10 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепочки 6, выходы переноса прямого и обратного счета счетчика

10 соединены соответственно с входами RSтриггера, выход которого подключен к вторым входам — логических схем И 2.

2

Выходы — логических схем И 2 соединены

N

c — первыми входами формирователя 3

2 импульсов управления, другие — входов

2 о

N которого подключены к другим — чувст2 вительным элементам датчика 1 положения ротора.

В устройстве способ регулирования частоты вращения осуществляется следующим образом.

На каждом межкоммутацианном интервале ф = 2 /mp, где m — число фаз обмоток якоря вентильного двигателя, р — число пар полюсов вентильного двигателя, поочередно подключают секции обмотки якоря к источнику питания, с помощью основного датчика 1 положения ротора измеряют угловое положение ротора вентильного двигателя, На выходе датчика 1 положения ротора вырабатываются импульсы а и в (на фиг.2 показаны только два импульса из N) прямоугольной формы длительностью 360 2/N зл.градусов, сдвинутые относительно друг

5 друга на угол, равный 360/N эл,градусов, которые поступают на входы формирователя 5.импульсов. На выходе формирователя

5 импульсов появляются импульсы в длительностью 360/N эл.градусов, сдвинутые относительно друг друга на 360/N эл.град.

Эти прямые и инверсные импульсы r, полученные инвертированием прямых импульсов в на выходе элемента 9 HE, a также сигналы д с выхода датчика 4 положения ротора поступают на входы формирователя

8 импульсов. Запись числа К, определяющего ширину импульса на выходе формирователя в счетчике 10 импульсов осуществляется в момент прихода на его

40

45 деляемую требуемым значением напряжения на офиотке якоря вентильного двигателя. Для этого в устройство введены датчик 4 положения ротора с и чувствительными элементами, формирователи импульсов 5, В, логический элемент 9 НЕ, дифференципочку 6, RS-триггер 7, дополнительный

N формирователь 8 импульсов с — входами

2 и двумя выходами, логический элемент НЕ

9 и счетчики 10 импульсов с К входами записи, счетным входом, входами прямого и обратного счета и выходами, переноса прямого и обратного счета. N входов дополнительного формирователя 5 импульсов подключены к N чувствительным элементам основного датчика I положения ротора, а выход формирователя 5 импульсов — к входам логического элемента HE 9, дифференцирующей цепочке 6 и первому входу второго дополнительного формирователя 8 импульсов, второй вход которого соединен с выходом логической схемы НЕ 9, а третий вход — к выходу дополнительного датчика 4 положения ротора, а выходы формирователя 8 импульсов соединены с входами пряморующая цепочка 6, счетчик 10 импульсов и

RS-триггер 7, В результате включение ключа коммутатора на межкоммутационном интервале происходит только один раз за интервал. Поэтому потери в преобразователе снижаются. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1679594

О =U

К .360

Оф нп

55 счетный вход С дифференцированных импульсов е отрицательной полярности, формируемых дифференцирующей цепочкой 6 в моменты спада прямых импульсов в..

С выхода формирователя 8 импульсов на вход обратного счетчика 10 импульсов поступают импульсы ж с дополнительного датчика положения ротора в течение прохождения инверсного импульса длительностью 360/N эл.град. Счетчик 10 импульсов начинает отсчет этих импульсов, длительностью 360/N эл.град. в обратном направлении. По мере отсчета счетчиком 10 импульсов числа К сигналов на его выходе переноса обратного счета появляется им- 15 пульс и переноса, который осуществляет перевод триггера 7 в положение логического нуля и на его выходе сигнал л становится равным нулю. За время прохождения инверсного импульса г в счетчик 10 импульсов зафиксируется число (М-К), где M — число импульсов длительностью 360/n эл,град. с дополнительного датчика 4 положения ротора за период 360/N эл.град.

В момент прохождения прямого импульса в импульсы с датчика 4 положения ротора через второй формирователь 8 импульсов поступает на вход ("+1") прямого счета счетчика 10 импульсов. Последний начинает счет импульсов в прямом направлении. По мере отсчета счетчиком 10 числа (M — К) импульсов с датчика 4 положения ротора на его выходе (>2л-1) переноса прямого счета, где л — число разрядов счетчика

10, появляется импульс к переноса. осуществляющий перевод триггера 7 в исходное положение с импульсами и на выходе. Таким образом, изменяя число К, записываемое на вход записи счетчика 10 импульсов, изменяем ширину сигналов л на выходе триггера 7 в диапазоне от 0 до 360.2/N эл.град. причем, если передний фронт сдвигается вправо, то задний фронт этого же сигнала сдвигается влево на такую же величину и наоборот. Далее сигналы л поступают на вторые входы логических схем И 2. на выходе которых импульсы появляются лишь в том случае, если на их входе имеется сигнал с выхода триггера 7 и соответствующего четного чувствительного элемента датчика 1 положения ротора. Эти импульсы

N поступают на первые — входы формиро2 вателя 3 импульсов управления, на другие — входы которого поступают имN

2 пульсы с нечетных чувствительных элементов датчика 1 положения ротора. B формирователе 3 импульсов формируется управляющее воздействие на анодную и катодную группы ключей коммутатора в виде одного импульса. Эти импульсы не регулируются по ширине, что обеспечивает надежную работу коммутатора на всем диапазоне регулирования длительности выходных импульсов, В противном случае при ширине регулируемого импульса менее 360/N эл.град. в определенный момент времени может оказаться включенным только один . вентиль преобразователя анодной (или катодной) группы и протекание тока через преобразователь окажется невозможным, Величина напряжения на обмотке якоря вентильного двигателя может быть опреде-, лена по выражению: где Uип — напряжение источника питания на входе вентильного преобразователя;

К вЂ” число, определяющее ширину управляющего воздействия;

n — число импульсов за период частоты вращения двигателя от датчика 4 положения ротора;

N — число ключей вентильного коммутатора.

Регулирование ширины (длительности) выходного импульса происходит дискретно п через 2 эл,град, Таким образом точность регулирования определяется точностью изготовления сигнального диска дополнительного датчика 4 положения ротора, а дискретность регулирования зависит от числа и импульсов датчика 4 и может составлять до 0,2 эл,град. Регулирование ширины выходных импульсов обеспечивается в диапазоне от 0 до 360 .2/N эл.град., сохраняя при этом постоянным угол между осями потоков якоря и возбуждения вентильного двигателя, При указанном способе регулирования по сравнению с частотно-импульсным способом улучшается частотный спектр кривой тока и напряжения. Поэтому потери в двигателе снижаются. При частотно-импульсном способе регулирования чаСтота включения ключа на межкоммутационном интервале тем больше, чем больше число импульсов на интервале. S предлагаемом способе включение ключа происходит только один раз за интервал, поэтому потери в преобразователе резко снижаются.

Формула изобретения l. Способ регулирования частоты вращения вентильного двигателя, при котором на каждом межкоммутационном интервале

1679594

1P = 2лlтр подключают секции обмотки якоря вентильного двигателя к источнику питания, измеряют угловое положение ротора вентильного двигателя и по измеренному значению угла формируют управляющие воздействия на анодную и катодную группы ключей коммутатора обмотки якоря вентильного двигателя, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения потерь при регулировании, управляющие воздействия формируют в виде одного импульса напряжения, ширину которого регулируют по переднему и заднему фронтам симметрично на величину, определяемую требуемым значением напряжения на обмотке якоря вентильного двигателя, где m— число фаз якорной обмотки, р — число пар полюсов вентильного двигателя, 2. Устройство для регулирования частоты вращения вентильного двигателя, содержащее датчик положения ротора с

И чувствительными элементами, — двух2 входовых логических схем И, первые входы

N которых соединены с первыми — чувстви2 тельными элементами датчика положения ротора, N-входовой формирователь импульсов управления ключами анодной и катодной групп коммутатора в цепи обмотки якоря вентильного двигателя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижения потерь при регулировании, введены дополнительный датчик положения ротора с п чувствительными элементами, счетчик импульсов с входом записи, счетным входом и входами прямого и обратного счета, логический элемент НЕ, дифференцирующая цепочка, до5 полнительные N-входовый формирователь импульсов и формирователь импульсов с и — входами и двумя выходами, N входов

2 первого дополнительного формирователя

10 импульсов соединены соответственно с N чувствительными элементами основного датчика положения ротора. а выход- с входами элемента НЕ, дифференцирующей цепочки и с первым входом второго

15 дополнительного формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом дополнительного датчика положения ротора, а третий вход — с выходом логического элемента Н Е, выходы второго допол20 нительного формирователя импульсов подключен к входам прямого и обратного счета счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепочки, выходы переноса прямого и

25 обратного счета счетчика подключены к соответствующим входам RS-триггера, выход

N которого соединен с вторыми входами

Ъ 2 логических схем И, выходами подключенЗО ных к.трем первым входам основного Nвходового формирователя импульсов, три других входа которого подключены к другим — чувствительным элементам основN

35 ного датчика положения ротора, где n > N.

1679594

Составитель А. Головенко

Редактор Н.Яцола Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 3220 Тираж Подписное .

ВНЦИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"„г. Ужгород, ул.Гагарина, 101