Устройство для управления двигателем переменного тока

Устройство для управления двигателем переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнх

Социалистических

Республик

О n N C A H N K »699645

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.1 1. 76 (21) 2421 764/24-07 (5 ) ) Щ Кд

Н 02 P 7/62 с присоединением заявки,%—

Государстаеннь1й комитет

СССР оо делам нзобрвтвннй н открытой (23) Приоритет

Опубликовано 25.11.79. Бюллетень J%43

Дата опубликования описания 28 11 (53) УДК 621.313. . 1 3-1 33. 3—

-5 25 (088. 8) (72) Авторы изобретения

М. Н. Глазов, 3. С. Никулин и В. П. Федоров (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

ПЕРЕМЕННОГО TOKA

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству для частот« ного управления двигателями переменного тока и может быть использовано в следящих системах, системах автоматического регулирования, а также в других устройствах с шаг овыми двигателями.

Известны устройства для управления шаговым двигателем, содержащие наряду с усилителями мощности и распреде1О лителями импульсов, в качестве самостоятельных узлов усилителя рассогласования и генераторы управляемой частоты, позволяюшие регулировать скорость вращения двигателя в зависимости от управ15 ляющего напряжения (1) .

Недостатком таких устройств является наличие сложных импульсных распределителей импульсов, обладающих низкой помехоустойчивостью, что снижает их надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является устройство для управления двигателем переменного тока, содержащее че тыре усилителя мощнос ги, коммугирующих фазы двигателя, два инвертора и соединенный с входной шиной двухфазный генератор импульсов, выходы которого подключены ко входам двух усилителей непосредственно, а двух других — через инверторы (21.

Недостатком известного устройства являегся сложность, ограниченный диапазон рабочих частот и низкая надежность. (1ель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что генератор импульсов содержит интегрирующий операционный усилитель, суммирующий операционный усилитель, релейный элемент, три ключа, трехпозиционный нуль-орган и два элемента И, подключенные своими входами к выходу релейного элемента, соединенного со входами одних усилителя мощности и инвер25 тора, и входу ключа, связанного с одним из входов суммирующего усилителя, подключенного своим выходом к входам других усилителя мощности и инвертора, а вторым входом — с выходом интегрирующего усилителя, соединенного своими входами с выходами двух других ключей и входной шиной, связанной через нуль-юр» ган с входом ключа суммирующего усилителя.

Такое выполнение устройства расширяет диапазон рабочих частот и повышает надежность за счет исключения низкочастотных и ненадежных моточных элементов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для управления двигателем переменного тока, в частности шаговым, а на фиг. 2 — временные диаграммьг сигналов на отдельных элементах схемы.. 2О

Устройство (фиг. 1) содержит усилители мощности 1, 2, 3 и 4, коммутирующие фазы 1, Л, Ш и 1У шагового двигателя, инверторы 5, 6, двухвходовый интегрирующий операционный усилитель

7 с интегрирующим конденсатором 8 обратной связи и управляемым делителем 9, подключенным к входной шине. () и выполненным на резисторах 10, 11, 12 и 13, и ключах на транзисторах зо противоположной проводимости 14, 15.

Выход интенгрирующего усилителя 7 подключен к релейному элементу 16 и к дополнительному двухвходовому операционному усилителю 1 7, на одном входе

35 которого включен резисторный делитель напряжения 18, 19, а на другом — ключ

20 на транзисторе 21. Uem управления ключом 20 соединена с выходом трехпозиционного нуль-органа 22 также подключенного к входной шине Ugg.

В состав устройства управления входят также два элемента И 23, 24 на диодах 25, 26, и 2 7, 28, входы кото45 рых подключены к выходам релейного элемента 16, и нуль-органа 22, а выхо« ды соединены с входами ключей 14, 15 управляемого делителя 9.

Устройство работает следующим образом. B исходном состоянии при lJ,„-0 нуль-орган 22 находится в среднем положении и напряжение на его выходе равно нулю. При этом независимо от состояния релейного элемента 1 6 один из транзисторов (3 4 или 1 5) ключа, входящего в управляемый делитель напряжения 9, находится в проводящем состоянии, поскольку при положительном нап5 4 ряжении U на выходе релейного элемента 16 диод 28 открыт, напряжение на выходе элемента И 24 равно нулю и транзистор 14 открыт источником положительного смещения +Е. Транзистор

15 закрыт положительным напряжением с выхода элемента И 23. При отрицательном напряжении на выходе релейного элемента 16 под действием источника смещения -Е открытым оказывается транзистор 15 (напряжение на выходе элемента И 23 равно нулю, так как открыт диод 26). В то же время транзистор 14 закрыт отрицательным напряжением с выхода элемента И 24.

B зависимости от величины остаточных параметров транзисторных ключей 14, 15 и смещения нуля собственно операционного усилителя интегратор 7 перейдет в состояние положительного или отрицательного насыщения. Соответственно релейный элемент 16 и двухвходовой онерационный усилитель 17 перейдут в состояние насыщения противоположных знаков. В результате две из четырех фаз двигателя окажутся под током, в то время как две другие обмотки будут обесточены. Такое состояние устройства управления является устойчивым, оно соответствует неподвижному двигателю и сохраняется до тех пор, пока входное напряжение не превысит порог чувствительности нульмэргана 22.

Работа устройства при подаче входного сигнала иллюстрируется временными диаграммами фиг. 2. При положительном напряжении 0 >, на выходе нуль-органа

22 устанавливается положительное напряжение, открывающее транзистор 21 ключа 20. В зависимости от положения релейного элемента 16 напряжение U > (фиг. 2) на выходе интегрирующего усилителя 7 изменяется по линейному закону, вызывая переключения релейного элемента 16, что в свою очередь приводит к изменению направления интегрирования задающего напряжения. Так, например, если выходное напряжение релейного элементв 16 положительно, то на выходе обоих элементов 23, 24 вырабатываются положительные напряжения, в результате чего транзистор 14 открывается, а транзистор 15 закрывается. При этом положительное напряжение 0 поступает на неинвертнрующий вход интегратора 7 через делитель на резисторах 10, 11. Под действием этого напряжения выходной

6996 15

Выполнение устройства для управления двигателем переменного тока по предлагаемой схеме обеспечивает совмещение функций генератора и распределителя импульсов, повышая, тем самым, надежность устройства, расширяет функ10 циональные возможности, обеспечивая режим фиксированного останова двигателя под током и расширяет частотный диапазон за счет применения быстродействующих ключевых элементов и опера15 ционных усилителей.

3 сигнал интегратора Q изменяется в положительном направлении и в момент времени, достигает порога переключения релейного элемента 1 6. В результате релейный элемент 16 переходит в сос1 тояние отрицательного насыщения, что приводит к появлению отрицательного напряжения ка выходе элемента И 24 (открывается диод 27). Это напряжение закрывает транзистор l 1 и входной сигнал U > поступает на оба входа интегрирующего усилителя 7, обеспечивая перезаряд интегрирующего конденсатора

8 и уменьшение выходного напряжения интегратора Q и . В MoMeèò времени (фиг. 2) напряжение () „достигает

2 другого порога переключения релейного элемента (— (3 ) и релейный элемент

16 переходит в состояние положительного насыщения, после чего вновь вклю20 чается транзистор 14 и изменяется направление интегрирования напряжения

Ц „ . Такие процессы в схеме перйодически повторяются.

Сигнал с выхода релейного элемента поступает непосредственно на усилитель мощности 3 и через инвертор 6 на усилитель мощности 4. На два других усилиI теля мощности (1 и 2) сигнал О постуЗо пает с двухвходового операционного усилителя 17, который при U ) О (замкнутом транзисторном ключе 20) работает в режиме инвертора-ограничителя, обеспечивая формирование напряжения прямоЗ5 угольной формы из пилсюбразного напряжения на выходе интегратора. Как виднб из временных диаграмм, на фиг. 2 при 0 70обеспечивается следующая очередность переключения фаз шагового дви- 4 гателя: 1-П, П-Ш, Ш-1У, 1У-1, 1-П и т. д.

Работа устройства управления при отрицательном задающем напряжении (U> (0) происходит аналогичным образом. Однако в этом случае выходной сигнал нуль-органа 22 принимает отрицательное значение, благодаря чему транзисторный ключ 20 размыкается и усилитель

16 работает в режиме усилителя-ограничителя без инвертирования входного сигнала. Другое отличие в работе устройства проявляется в том, что транзистор

14 остается в закрытом состоянии, а транзистор 15 переходит во включенное состояние при отрицательном напряжении на выходе релейного элемента 16. При

Ц 1(Q обеспечивается обратная очередность коммутации фаз двигателя: 1-1 У, 1У-Ш, Ш-П, П-1, 1-1У «т. д., обеспечивающая реверсирование двигателя.

Формула изобретения

Устройство для управления двигателем переменного тока, содержащее четыре усилителя мощности, коммутирующих фа зы двигателя, два инвертора и соедикен. I ный со входной шиной двухфазный генератор цмпульсов, выходы которого подключены ко входам двух усилителей непосредственно, а двух других — через инверторы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения частотного диапазона, генератор импульсов содержит интегрирующий операционный усилитель, суммирующий операционный усилитель, релейный элемент, три ключа, трехпозиционный нульоргак элемента И, подключенные своими входами к выходу релейного элемента, соединенного со входами одних усилителя мощности инвертора, и входу ключа, связанного с одним из входов суммирующего усилителя, подключенного своим выходом к входам других усилителя мощности и иквертора, а вторым входомс выходом интегрирующего усилителя, соединенного своими входами с выходами двух других ключей и входной шиной, связанной через нуль-орган со входом ключа суммирующего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дискретный электропрпвод с шаговыми двигателями под ред. M. Г. Чиликина, М., "Энергия, 1971, с. 219-244.

2. Коссов O. A. Усилители мощнос1и на транзисторах в режиме переключений.

N., "Энергия", 1 971, с. 399.