RU153067U1 - Устройство для управления вентильным двигателем - Google Patents
Устройство для управления вентильным двигателем Download PDFInfo
- Publication number
- RU153067U1 RU153067U1 RU2014152759/07U RU2014152759U RU153067U1 RU 153067 U1 RU153067 U1 RU 153067U1 RU 2014152759/07 U RU2014152759/07 U RU 2014152759/07U RU 2014152759 U RU2014152759 U RU 2014152759U RU 153067 U1 RU153067 U1 RU 153067U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- input
- group
- inputs
- position sensor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Stepping Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
1. Устройство для управления вентильным двигателем, содержащее датчик положения ротора с тремя выходами, распределитель сигналов, содержащий как минимум три инвертора, входы которого присоединены к выходам датчика положения, а также трехфазный мостовой коммутатор, к управляющим входам силовых ключей которого присоединены выходы распределителя сигналов и вентильный двигатель, обмотка ротора которого присоединена к выходам коммутатора, отличающееся тем, что в него введены три тактируемых RS-триггера, выходы которых образуют выходы распределителя сигналов, первые входы каждого триггера присоединены к одному из выходов датчика положения, а вторые входы триггеров присоединены к выходу инвертора, вход которого присоединен к тому же выходу датчика положения, что и первый вход триггера, а тактируемые входы триггеров объединены и образуют управляющий вход устройства.2. Устройство для управления вентильным двигателем по п. 1, отличающееся тем, что в состав распределителя сигналов дополнительно введены шесть двухвходовых логических схем И, образующих две группы по три схемы, первый вход каждой схемы И первой группы объединён с первым входом соответствующей схемы И второй группы и прямым выходом соответствующего триггера, второй вход каждой схемы И первой группы объединён со вторым входом соответствующей схемы И второй группы и инверсным выходом соответствующего триггера, выходы схем И первой группы присоединены к управляющим входам ключей анодной группы, а выходы схем И второй группы присоединены к управляющим входам ключей катодной группы трехфазного мостового коммутатора.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в управляемых электроприводах систем автоматического регулирования, применяемых в летательных аппаратах, судах, других транспортных средствах и автономных объектах.
Известно устройство для управления вентильным двигателем, содержащее трехфазный мостовой коммутатор, к выходам которого присоединена обмотка ротора двигателя. Управление скоростью двигателя осуществляется широтно-импульсным методом за счет дополнительного управляемого ключа, включаемого последовательно с коммутатором [Авторское свидетельство СССР №547038 от 15.02.1977]. Дополнительный ключ, включаемый в силовую цепь питания обмоток ротора двигателя, усложняет схему коммутатора и приводит к дополнительным потерям мощности, что снижает коэффициент полезного действия устройства.
Устранение указанных недостатков возможно при использовании для регулирования скорости двигателя силовых ключей коммутатора.
Известно устройство для управления вентильным двигателем, которое содержит датчик положения ротора с тремя выходами, которые подключены к входам распределителя сигналов, содержащего как минимум три инвертора, входы которых присоединены к выходам датчика положения ротора, трехфазный мостовой коммутатор, к управляющим входам силовых ключей которого присоединены выходы распределителя сигналов, и вентильный двигатель, обмотка ротора которого присоединена к выходам коммутатора. [Авторское свидетельство СССР №1640805 от 07.04.1991]. Это устройство наиболее близко к предлагаемой полезной модели и является прототипом.
Функциональные возможности управления скоростью вращения ротора в системах электропривода с использованием устройства прототипа ограничены широтно-импульсной модуляцией напряжения питания вентильного двигателя, осуществляемой по цепям управления силовыми ключами коммутатора. Это приводит к дополнительным тепловым потерям в транзисторах коммутатора и, как следствие, к снижению надежности его работы.
Серьезную конкуренцию традиционным шаговым двигателям с постоянными магнитами могут составить двигатели с зубцовым шагом (дискретно распределенными обмотками). В этом плане представляется перспективным применение шагового режима работы для управления вентильными двигателями с дискретно распределенными обмотками. Для таких двигателей появляется возможность дискретизации в 1 угловой градус. Импульсный характер питания фазных обмоток вентильных двигателей в сочетании с шаговым режимом работы обеспечивает перспективность их применения в современных цифровых электроприводах.
Технический результатом, который достигается при использовании полезной модели, является расширение функциональных возможностей устройства для управления вентильным двигателем за счет формирования шагового режима работы.
Технический результат достигается за счет того, что в устройство для управления вентильным двигателем, которое содержит датчик положения ротора с тремя выходами, распределитель сигналов, содержащий как минимум три инвертора, входы которого присоединены к выходам датчика положения, трехфазный мостовой коммутатор, к управляющим входам силовых ключей которого присоединены выходы распределителя сигналов, вентильный двигатель, обмотка ротора которого присоединена к выходам коммутатора, введены три тактируемых RS-триггера, выходы которых образуют выходы распределителя сигналов, первые входы каждого триггера присоединены к одному из выходов датчика положения, а вторые выходы присоединены к выходу соответствующего инвертора, вход которого присоединен к тому же выходу датчика положения, а тактируемые входы триггеров объединены и образуют управляющий вход устройства.
Кроме того в состав распределителя сигналов устройства могут быть введены шесть двухвходовых логических схем И, образующих две группы по три схемы, первый вход каждой схемы И первой группы объединен с первым входом соответствующей схемы И второй группы и прямым выходом соответствующего триггера, второй вход каждой схемы И первой группы объединен со вторым входом соответствующей схемы И второй группы и инверсным выходом соответствующего триггера, выходы схем И первой группы присоединены к управляющим входам ключей анодной группы коммутатора, а выходы схем И второй группы присоединены к управляющим входам ключей катодной группы коммутатора.
На Фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства для управления вентильным двигателем.
На Фиг. 2 приведен один из вариантов схемы тактируемого RS-триггера.
На Фиг. 3 приведена схема предлагаемого устройства для управления вентильным двигателем, в состав распределителя сигналов которого введены шесть двухвходовых логических элементов И.
На Фиг. 4 и 5 приведены диаграммы, поясняющие работу устройства.
Устройства для управления вентильным двигателем (Фиг. 1) содержит датчик положения ротора 1 с тремя выходами A, B, C, трехфазный мостовой коммутатор 2, к управляющим входам силовых ключей которого присоединены выходы распределителя сигналов 3, вентильный двигатель 4, обмотка ротора которого присоединена к выходам коммутатора. Распределитель сигналов 3 содержит три тактируемых RS-триггера 5-7 и три инвертора 8-10, первые входы каждого триггера (R) присоединены к одному из выходов датчика положения, а вторые выходы (S) присоединены к выходу соответствующего инвертора, вход которого присоединен к тому же выходу датчика положения, а тактируемые входы (T) триггеров объединены и образуют управляющий вход устройства Uу. В данном варианте схема устройства формирует так называемый 180-градусный закон коммутации обмоток ротора вентильного двигателя.
На Фиг. 2 приведена схема тактируемого RS-триггера, выполненная на базе четырех двухвходовых логических схем И с инверсией. Возможны и другие варианты схемы тактируемых RS-триггеров.
Для формирования 120-градусного закона коммутации в состав распределителя сигналов 2 могут быть введены шесть двухвходовых логических элементов И 11-16, включенных между выходами тактируемых RS-триггеров и управляющими входами силовых ключей коммутатора (Фиг. 3).
Работа предлагаемого устройства состоит в следующем.
С выхода датчика положения ротора 1 на вход распределителя импульсов 3 поступают информационные сигналы трехфазной последовательности. Сигнал с каждого выхода датчика положения в прямой и инверсной форме поступает на входы соответствующего триггера. Так, например, сигнал А поступает на вход R триггера 5, а после инвертирования на элементе 8 на вход S этого же триггера. Таким образом,
UR5=A, 
, UR6=B, 
, UR7=C, 
Если триггеры выполнены по схеме Фиг. 2, а сигнал управления, подаваемый на тактирующий вход, активного высокого уровня Uу=1, то сигналы на выходе триггеров будут равны сигналам на их входах, то есть a=UR5=A, 
, b=UR6=B, 
, c=UR7=C, 
.
Эти сигналы являются выходами распределителя импульсов и поступают на управляющие входы силовых ключей коммутатора
Y1=а=А, 
, Y3=в=В,
, Y5=с=С, 
В результате в фазных обмотках ротора формируются трехфазные токи ступенчатой формы, как это показано на Фиг. 4.
Если изменить уровень сигнала управления Uy=0, то триггеры защелкиваются, и информация на их выходах хранится до момента изменения уровня сигнала управления. Сигнал управления представляет собой периодические прямоугольные импульсы. Число импульсов управления определяет величину заданного перемещения, а частота импульсов определяет скорость вращения ротора.
Устройство, выполненное в соответствии с Фиг. 1, реализует 180-градусный закон коммутации, при котором в каждой из трех стоек коммутатора в любой момент времени работает один из двух силовых ключей. Возможны вариации, когда работает один из транзисторов четной группы ключей и два транзистора нечетной группы из других стоек, либо наоборот - два транзистора из нечетной группы и один из четной. Введение в состав распределителя импульсов трех тактируемых RS-триггеров позволяет решить туже задачу расширения функциональных возможностей устройства управления вентильным двигателем и при 120-градусной коммутации. При 120-градусной коммутации в каждый момент времени открыты только два силовых ключа из различных стоек коммутатора. Причем работают один из транзисторов четной группы ключей и один из нечетной группы других стоек. Длительность открытого состояния каждого ключа 120 градусов, а работа ключей каждого плеча разделена интервалом, соответствующим 60 градусам. Тем самым исключается возможность протекания сквозных токов короткого замыкания при переключениях ключей коммутатора. Это является одним из основных преимуществ 120-градусного закона коммутации, по сравнению со 180-градусным.
Для реализации 120-градусного закона коммутации в состав распределителя сигналов 3 дополнительно введены шесть двухвходовых логических схем И, образующих две группы по три схемы 11-13 и 14-16. Первый вход каждой схемы И первой группы объединен с первым входом соответствующей схемы И второй группы и прямым выходом соответствующего триггера. (Например, входы схем 11 и 14 и выход а триггера 8). Второй вход каждой схемы И первой группы объединен со вторым входом соответствующей схемы И второй группы и инверсным выходом соответствующего триггера. Выходы схем И первой группы присоединены к управляющим входам ключей анодной группы коммутатора (Y1, Y3, Y5), а выходы схем И второй группы присоединены к управляющим входам ключей катодной группы коммутатора (Y2, Y4, Y6).
Сигналы управления активного высокого уровня Y1-Y6 появляются на управляющих входах ключей коммутатора в соответствии со следующими логическими уравнениями
где а, в, с, 
, 
, 
- информационные сигналы трехфазной последовательности с выходов триггеров распределителя импульсов.
В результате в фазных обмотках ротора формируются трехфазные токи, как это показано на диаграмме фиг. 5. При изменении уровня сигнала управления Uу=0 триггеры защелкиваются, и информация на их выходах, как и в схеме по Фиг. 1, хранится до момента изменения уровня сигнала управления.
В отличие от прототипа, где регулирование скорости ограничено широтно-импульсной модуляцией напряжения питания вентильного двигателя, в предлагаемой полезной модели устройство для управления вентильным двигателем обеспечивает, за счет введения тактируемых RS-триггеров, формирование шагового режима работы, что расширяет его функциональные возможности. Причем шаговый режим работы реализуется как при 180-градусном законе коммутации силовых ключей коммутатора, так и при 120-градусном законе коммутации.
Кроме того, реализации шагового режима работы позволяет уменьшить потери в силовых ключах трехфазного мостового коммутатора и, тем самым, увеличить его надежность.
Claims (2)
1. Устройство для управления вентильным двигателем, содержащее датчик положения ротора с тремя выходами, распределитель сигналов, содержащий как минимум три инвертора, входы которого присоединены к выходам датчика положения, а также трехфазный мостовой коммутатор, к управляющим входам силовых ключей которого присоединены выходы распределителя сигналов и вентильный двигатель, обмотка ротора которого присоединена к выходам коммутатора, отличающееся тем, что в него введены три тактируемых RS-триггера, выходы которых образуют выходы распределителя сигналов, первые входы каждого триггера присоединены к одному из выходов датчика положения, а вторые входы триггеров присоединены к выходу инвертора, вход которого присоединен к тому же выходу датчика положения, что и первый вход триггера, а тактируемые входы триггеров объединены и образуют управляющий вход устройства.
2. Устройство для управления вентильным двигателем по п. 1, отличающееся тем, что в состав распределителя сигналов дополнительно введены шесть двухвходовых логических схем И, образующих две группы по три схемы, первый вход каждой схемы И первой группы объединён с первым входом соответствующей схемы И второй группы и прямым выходом соответствующего триггера, второй вход каждой схемы И первой группы объединён со вторым входом соответствующей схемы И второй группы и инверсным выходом соответствующего триггера, выходы схем И первой группы присоединены к управляющим входам ключей анодной группы, а выходы схем И второй группы присоединены к управляющим входам ключей катодной группы трехфазного мостового коммутатора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014152759/07U RU153067U1 (ru) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Устройство для управления вентильным двигателем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014152759/07U RU153067U1 (ru) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Устройство для управления вентильным двигателем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU153067U1 true RU153067U1 (ru) | 2015-06-27 |
Family
ID=53497477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014152759/07U RU153067U1 (ru) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Устройство для управления вентильным двигателем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU153067U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2610713C1 (ru) * | 2015-12-30 | 2017-02-15 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Шаговый электропривод |
-
2014
- 2014-12-24 RU RU2014152759/07U patent/RU153067U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2610713C1 (ru) * | 2015-12-30 | 2017-02-15 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Шаговый электропривод |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tsai et al. | Model construction and verification of a BLDC motor using MATLAB/SIMULINK and FPGA control | |
| Tu et al. | Predictive cascaded speed and current control for PMSM drives with multi-timescale optimization | |
| CN101860251B (zh) | 一种插入可变死区时间的pwm互补输出方法 | |
| US20140217948A1 (en) | Method for controlling a multiphase machine | |
| JP2016501509A5 (ru) | ||
| US20180019747A1 (en) | Signal transmission circuit and driving device for switching element | |
| RU153067U1 (ru) | Устройство для управления вентильным двигателем | |
| Pindoriya et al. | Field programmable gate array based speed control of BLDC motor | |
| Baik et al. | Position sensorless control system of SRM using neural network | |
| US3648144A (en) | Stepping motor control system | |
| Mihalache et al. | Open-loop control of hybrid stepper motor with two phases using voltage to frequency converter | |
| Vinod et al. | Direct torque control implemented on a three-level open-end winding induction motor drive | |
| RU193216U1 (ru) | Полупроводниковое устройство бесконденсаторного запуска трехфазного асинхронного электродвигателя от однофазной питающей сети | |
| Momenzadeh et al. | Modelling and simulation of the BLDC electric drive system using SIMULINK/MATLAB for a hybrid vehicle | |
| Madaci et al. | MPC-DTC indirect matrix converter with switches optimization and FPGA based control technique implementation for crane mechanical system | |
| RU2517423C1 (ru) | Цифровой модулятор для управления синхронным электродвигателем | |
| Kumar et al. | The impact of different slot design of BLDC motor in a complete drive system | |
| Kumar et al. | Design and evaluation of PI controller for four switch BLDC motor drive | |
| Raji et al. | Design of Ultra-low-end Controllers for Efficient Stepper Motor Control | |
| RU2711049C1 (ru) | Цифровой модулятор для управления синхронным двигателем | |
| Meenakshi et al. | FPGA based modified space vector PWM technique for induction motor drive | |
| Antony et al. | Poly phase BLDC motor drive with ten step commutation | |
| RU135865U1 (ru) | Устройство широтно-импульсного управления двигателем реверсивного следящего электропривода (варианты) | |
| John et al. | Position sensorless control of BLDC motor based on back EMF difference estimation method | |
| Gottschlich et al. | Fully digital FPGA-based current controller for switched reluctance machines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20171225 |