SU1029368A1 - Устройство дл управлени вентильным электродвигателем - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к электропри воду , и может быть использовано в системах и устройствах, где требуетс экстренное торможение, например в позиционном приводе,, в приводах робототехники и т.д.

Известны вентильные электродвигатели с устройствами, обеспечивающими динамическое и генераторное торможение 11 «

Недостатком таких устройств торможени  вентильных электродвигателей  вл етс  то, что требуетс  дополнительна  установка силовых выпр мительных мостов и реле, коммутирующих силовые (1епи.

Известен вентильный электродвиг тель , содержащий преобразователь частоты , управл емый от трансформаторно го датчика положени  ротора с первичной обмоткой, подключенной через реверсивный элемент . 3Торможение электродвигател  осуществл етс  противовключением.

Однако данное устройство не обеспечивает автоматической блокировки при нулевой частоте вращени , а поэтому не исключает вращени  ротора в противоположном направлении при то можениио

I Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  управлени  вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, цепи управлени  ключей которого св заны с выходомfn-канального датчика положени  ротора через управл емый блок фомировани  сигналов правого и левого направлений вращени , первый управ

ЛЯЮ1ЦИИ вход которого подключен к вы

ходу первой логической схемы Исключающее ИЛИ, два входа которой св заны с выходом задатчика направлени  вращени  и выходом триггера команд Пуск и Стоп, и интегрирую- 45 щий каскад, подключенный к выходу многоканального датчика положени  ротора через формирователь импульсов частоты, кратной частоте. Espaw.,-,

НИЯ 3. ., .V, ; : 50

Недостатками известного технического решени   вл ютс  низка  точность и значительное врем  останова электродвигател , вызванные наличием а составе устройства интегрирующего 55 каскада, св занного с формирователем импульсов частоты, кратной частоте вращени . С помощью интегрирующего

каскада фиксируетс  нулева  частота вращени  ротора электродвигател , после чего электродвигатель отключаетс . Однако точность фиксации нулевой частоты вращени  интегрирующим каскадом невысока и существенно зависит от величины момента инерции и момента нагрузки на валу электродвигател  в момент торможени . При малых моментах инерции и больших моментах нагрузки врем  останова вентильного электоодвигател , а следовательно , и скорость изменени  частоты импульсов, кратной частоте вращени  в районе нулевой частоты вращени  существенно выше, чем при больших моментах инерции и малых моментах нагрузки . Учитыва , что в известном техническом решении не предусмотрены средства дл  коррекции параметров врем задающей цепи интегрирующего каскада, моменты фиксации нулевой частоты вращени  существенно различаютс  при различных сочетани х момента инерции и момента нагрузки вентильного электродвигател . Лл  обеспечени  функ;4ионировани  устройство должно быть настроено по самому быстротекущему процессу. При медленнтекущем процессе интегрирующий каскад фиксирует нулевую частоту с упреждением и отключает вентильный электродвигатель от источника питани  в тот момент, когда он еще вращаетс . При этом врем  свободного выбега может быть соизмеримо с времене торможени  противовключением, что увеличивает общее врем  останова. Поскольку в зависимости от сочетаний момента инерции и момента нагрузки врем  свободного выбега различно, то невозможно точно остановить электродвигатель .

Цель изобретени  - повышение точности и уменьшение времени останова вентильного электродвигател .

Поставленна  цель достигаетб  тем что устройство дл  управлени  вентилным электро вигателем, содержащее

npeobpaaoBafeiib частоты, цепи управ-i

лени  ключей которого св заны с выходом m -канального датчика положени  ротора через управл емый блок формировани  сигналов правого и левого направлений вращени , первый управл ющий вход которого подключен к выходу первой логической схемы Исключающее ИЛИ, два входа которой св заны с выходом задатчика направлени  вращени  и выходом триггера команд П Пуск и Стоп, дополнительно снабжено подктченным к выходу w-канального датчика положени  ротора датчиком направлени  вращени  и трехвходовым формирователем управл ющего си1- нала на останов,выход которого подключен к второму управл ющему входу .блока формировани  сигналов правого и левого направлений вращени , причем к первому входу трехвходового фо мирозател  управл ющего сигнала на останов подключен выход датчика направлени  вращени , к второму входу - выход первой логической схемы Исключаюи ее ИЛИ, а к третьему входу - выход триггера команд Пуск и Стоп. Указанный датчик направлени  вращени  содержит логический сумматор и mU-триггеров, выходы которых подключены к входам логического суммато ра, выход которого  вл етс  выходЬи датчика направлени  вращени , в каждом D-триггере информационный вход подключен к соответствуюидему И-му каналу датчика положени  ротора, а Входы Тактируемый и Установка нул  подклочены к (и+lyJ-My и( каналу датчика положени  ротора соот ветственно. Указанный трехвходовый формирователь управл ющего сигнала на останов содержит вторую логическую схему Ис ключаЮ1чее ИЛИ и логические схемы НЕ И И-НЕ, выходы второй логичес кой схемы Исключающее ИЛИ и логиче кой схемы НЕ подключены каждый к соответствущему входу логической схемы И-НИ, выход которой  вл етс  выходом указанного формировател , первым и вторым входами которого  вл ютс  соответственно первый и второ входы второй логической схемы Исключающее ИЛИ , а третьим входом вход логической схемы НЕ. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства дл  управлени  вентильным электродвигателем; на фиг. 2 - диаграммы напр жений в узлах блок-схемы Устройство дл  управлени  вентиль ным электродвигателем, выполненным в виде синхронной машины 1 f фиг. 1| С трехсекционной  корной обмоткой 2 и индуктором 3, на валу которой установлен датчик 5 положени  ротора с трем  выходными каналами 6, 7 и 8, и преобразовател  частоты 9, к 10 8 выходам 10, 11 и 12 которого подключена трехсекционна   корна  обмотка 2, содержит цепи управлени  13, и 15 кг очей преобразовател  частоты, подключенные к каналам 6, 7 и 8 датчика 5 положени  ротора через управл емый блок 16 формировани  сигналов правого и левого направлений вращени , первый управл ющий вход 17 которой подключен к выходу 18 первой логической схемы Исключающее ИЛИ 19 к двум входам 20 и 21 которой подключены выход 22 задатмика 23 направлени  вращени  вправо, влево и выход 2t триггера 25 команд Пуск и Стоп. К выходным каналам 6,7 и 8 датчика 5 положени  ротора подключен датчик направлени  враи1ени  26, выход 27 которого подключен к первому входу 2В трехвходового формировател  29 управл ющего сигнала на останов, к второму входу 30 которого подключен выход 18 первой логической схемы Искгаочающее ИЛИ 19, к третьему входу 31 выход 2k триггера 25 команд Пуск и Стоп, а выход 32 указанного формировател  29 подключен к второму п управл ющему входу 33 блока 16 фор-. мировани  сигналов правого и левого направлений вращени . Датчик направлени  вращени  2б содержит по числу кйналов датчика 5 положени  ротора три D-триггера 3, 35 и Зб, выходы которых 37, 38 и 39 подключены к входамЛП, il и 2 логического сумматора ЛЗ, выход Которого  вл етс  выходом 27 датчика Направлени  вращени  2б. В каждом D-триггере З (35, 36 информационный вход 45, 6 и kj подключен к одноименному каналу 6(7, ) датчика 5 положени  ротора, а входы Тактируемый 8 fit9, 5) и Установка нул  51 (52,53) подключены к следующим по направлению 7 (6,8J и против: направлени  8(6, 7) вращени  каналам датчика 5 положени  ротора. Трехвходовый формирователь 29 управл ю1чего сигнала наостанов содержит вторую логическую схему Исключающее ИЛИ 5 и логические схемы НЕ 55 56, выход 57 второй логической схемы Исключающее ИЛИ 5 и выход 58 логической схемы НЕ 55 подключены каждый к соответствующему входу 59 60 логической схемы выход 61 которой  вл етс  выходом 32 указанного формировател  29, первым 28 и вторым 30 входами которого  вл ютс  соответственно первый 62 и второй 63 входы второй логической схемы Исключащее ИЛИ S. а третьим 31 входом - вход б логической схемы HF. 55« Устройство дополнительно снабжено установленной в вентильном электродвигателе муфтой торможени  б5, цепь управлени  66 которой подключена к выходу 32 трехвходового формировател  .9 управл ющего сигнала на останов . Устройство получает питание от источника б7 электрической энергии (подключение источника к устройству на чертеже показано условно). Датчик 5 положени  ротора может быть любого типа, например индуктивный с подмагничиванием. В его каналах 6, 7, и 8 формируютс  сигналы о положении ротора (индуктора 3} синхронной машины 1, смещенные в данном случае друг относительно друга- на эл.град. Д/1ительность каждого сигнала соответствует -угловому повороту ротора в IC эл.град. Дл  направлени  вращени  вправо прин та следующа  последовательность сигналов: 0(j U-jt 00 (фиг. 2), Преобразователь частоты 9 может быть любого типа, на пример однополупериодный или двухполупериодный , выполненный на транзисторах . Такт коммутации дл  однополупериодного преобразовател  частоты составл ет эл.град., дл  двухполупериодного - УЗ эл.град. Уп равл емый блок 16 формировани  сигналов правого.и левого направлений вращени  может быть выполнен на базе различных логических схем, например на трех логических схемах Исключающее ИЛИ. При наличии единичного входного сигнала на первом управл ющем входе Т 7 сигналы с кана . лов 6, 7 и 8 датчика 5 положени  ротора проход т через управл емый блок 16 на цепи управлени  13, 1 и 15 ключей преобразовател  частоты 9 без изменени . При этом датчик 5 положени  ротора установлен в вентильном двигателе дл  обеспечени  вращени  вправо. При нулевом входном сигнале на первом управл щем входе 17 сигналы с каналов 6, 7 и 8 датчика 5 положени  ротора инвертируютс  в управл емом блоке 16. Это эквивалент но сдвигу датчика 5 положени  ротора на 71 эл.град., что обеспечивает реверс вентильного электродвигател . Отсутствие -входного сигнала на втором управл ю1чем входе 33 запрещает работу управл емого блока 16, а наличие входного сигнала на управл юи ем ёходе 33 управл емого блока 16 рэзрешаёт прохождение сигналов с датчика 5 положени  ротора на цепи-управлени  13, 1А и 15 ключей преобразовател  часто- . ты 9. Муфта .торможени  65 может быть выполнена по любой конструктивной схеме, например с электромагнитным возбуждением . Отсутствие входного сигнала в цепи управлени  66 обеспечивает включение муфты торможени  б5 и фрикционное торможение вала синхронной машины 1, а наличие входного сигнала в цепи управлени  66 обеспечивает растормаживание муфты б5. При подключении устройства к источнику б7 электрической энергии и задани  направлени  прощени , например вправо (инtepвaл времени tj.), вентильный электродвигатель находитс  в состо нии поко , поскольку на втором управл ю1чем входе 33 управл емого блока 16 отсутствует управл ющий си1- нал Нал ( с выхода 32 трехвходового формировател  29 и он не разрешает прохождение сигналов с датчика 5 положени  ротора на цепи управлени  13 14 и 15 ключей преобразовател  частоты 9. , Это обеспечиваетс  за счет того, что при подключении к источнику 67 электрической энергии 1)-триггеры 3, 35 и 36 датчика направлени  вращени  26 устанавливаютс  в нулевое положение и на входах 28, 30 и 31 трехвходового формировател  29 сигналы , iC, ij отсутствуют. При поступлении сигнала Пуск в момент времени входах 28, 30 и 31 и на выходе 32 трехвходового фор-, мировател  79 по вл ютс  единичные управл ю1Дие сигналы, управл емый блок 16 формирует сигналы дл  вращени  вправо, поскольку .на его первом 17 и втором 33 управ/1 юи1их входах присутствуют единичные сигналы 11, и ,. Вентильный электродвигатель начинает вращатьс  вправо и работает в этом режиме на интервале времени с tj. до Ц. На выходах 37, 38 и 39 О-триггеров 3, 35 и.36 периодически формируютс  единичные сигналы и, U,поскольку в ка«дз1ом О-триггере на Тактируемый вход B (9 и 50) управл ющий импульсHY (Ug, Ux) поступает в тот момент, когда на его 71 информационном входе 5, (&, 7) уже имеет место управл ющий сигнал U, (UY,Uj).Единичный сигнал на выходе 37 (38, 39) С -триггера 3 (35, 36) исчезает в момент по влени  на его входе Установка нул  51 (52,53) управл щего сигнала II g (11, U). В момент времени в устройство поступает сигнал на реверс (влево/, что приводит к исчезновению единичных сигналов (/22 9 выходе 22 задатчика 23 направлени  вращени  .вправо-влево и на выходе 18 первой логической схемы Исключающее ИЛИ 1Э Управл емый блок 16 формирует сигналы дл  вращени  влево, поскольку на его первом 17 управл емом входе имеет место нулевой сигнал, а на втором 33 управл ющем входе сигнал не изменилс . Вентильный электродвигатель переводитс  в режим противовключени  и, продолжа  вращатьс  впра во, эффективно тормозитс  на интервале времени с баДО- и, В момент времени вентильный электродвигатель останавливаетс , начинает вращатьс  в противоположную сторону (влевоI и р|а6отает в этом режиме на интервале времени c-t Л В момент времени датчик направлени  вращени  2б фиксирует изменение направлени  вращени  вентильного элект родвигател  и на его выходе 1 по вл етс  нулевой сигнал U44 выходах 37, 38 и ЗЭЗ)Триггеров 3, 35 и Зб отсутствуют сигналы,, поскольку в каждом Л)-триггере на тактируемый вход t.B (9. 50) управл ющий импульс От (Uo- и) поступает в тот момент , когда на его информационный вход Й5 (, j) управл юи1ий сигнал Об (1 Og) еще не поступил. В момент времени -t в устройство поступает сигнал Стоп, что приводи к исчезновению единичного сигнала (J на выходе 2k триггера 25 команд Пуск и Стоп. Управл емый блок 16 формирует сигналы дл  вращени  вправ поскольку на его первом 17 управл юще м входе по вл етс  единичный сигнал , а на втором 33 управл юи1ем входе сигнал не измен етс  . Вентильный электродвигатель переводитс  в режим противовключени  и, продолжа  вращатьс  влево, эффективно тормозитс  на интервале времени с -fc до НЬу момент времени вентильный электро двигатель останавливаетс  и начинает движение в противоположную сторону 8 В момент времени 4 g датчик вправо) аправлени  вращени  26 фиксирует изт енение направлени  вращени  вентильного электродвигател  и Via его выхое Д по вл етс  единичный сигнал. Зтот сигнал формирует 1 -триггер 3 на своем выходе:37. При этом на входах 28 и 30 трехвходового формировател  29 управл ющего сигнала на останов имеет место единичные сигналы, а на входе 31 и на выходе 32 - нулевые сигналы . Управл емый блок 16 запрещает прохождение сигналов с датчика 5 положени  ротора на цепи управлени  13, 1Л и 15 ключей преобразовател  частоты 9 и отключенный вентильный электродви- ; гатель останавлив.аетс . При останове вентильного электродвигател , вращающегос  вправо, процессы в устройстве протекают аналогично. При наличии в вентильном электродвигателе муфты торможени  б5 она может быть использована дл  фиксации вала k синхронной машины 1. По це пи управлени  66 муфта торможени  б5 включаетс  на фрикционное торможение (по вл етс  напр жение О,.) при исчезновении сигнала с выхода 32 трехвходового формировател  29, т.е. в момент времени с до -t и в момент времени -fcg . Такое управление муфтой торможени  65 резко уменьшает ее износ, поскольку фрикционные колодки муфты торможени  накладываютс  в моменты времени, когда скорость вращени  вентильного электродвигател  практически равна нулю. Использование изобретени  повышает точность и уменьшает врем  останова вентильного электродвигател  за счет существенного уменьшени  времени свободного выбега после отключени  вентильного электродвигател  от источника питани  в момент фиксации датчиком направлени  вращени  2б изменени  направлени  вращени  вентильного электродвигател . Точность фиксации изменени  направлени  вращени  определ етс  конструкцией датчика 5 положени  ротора и датчика направлени  вращени  26 и,не зависит от величин момента инерции и момента нагрузки, В частности, в трехсекционном вентильном электродвигателе с числом пар полюсов р . с двухпол1териодным преобразователем частоты с описанной конструкцией датчика направлени  вращени  точность фиксации изменени  направлени  вращени , например слева направо, не превмиает угловой Ллительностй одного такта коммутации, что составл ет ЯУЗ эл, rpaii. V/ /6 гсом.град. .Это позоол еГ практи чески свести к нулю врем  свободного вы бега после отключени  вентильного электродвигател  от источника пита10 6810 ни , поскольку за один такт коммутации вентильный электродвигатель не разовьет заметной частоты вращени , и точность останова за смет исключени  непрогнозируемой величины времени свободного выбега .

Claims (3)

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее преобразователь частоты, цепи управления ключей которого связаны с. выходом (и-канального датчика положения ротора через управляемый блок формирования сигналов правого и левого направлений вращения, первый управляющий вход которого подключен к выходу первой логической схемы Исключающее ИЛИ, два входа которой связаны с выходом задатчика направления вращения и выходом триггера команд Пуск, иСтоп соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени останова, устройство дополнительно снабжено подключенным к выходу м-канального датчика положения ротора датчиком направления вращения и трехвходовым формирователем управляющего сигнала на останов, выход которого подключен к второму управляющему входу блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения, причем к первому входу трехвходового .формирователя управляющего сигнала на останов подключен выход датчика надправления вращения, к второму входу - выход первой логической схемы Исключающее ИЛИ, а к третьему входу - выход триггера команд Пуск и Стоп.

2. Устройство по п. 1,о т лича ю щ е е с я тем, что датчик направления вращения содержит логический сумматор и ηιΡ -триггеров, выходы которых подключены к входам логического сумматора, выход которого яв- * ляется выходом датчика направления вра^ щения, в каждом·])-триггере информационный вход подключен .к соответствующему и-му каналу датчика положения ротора, а входы Тактируемый и ‘Ύεтановка нуля подключены к (и +1)-му и (И -ll-му каналу датчика положения ротора соответственно.

3. Устройство по п. 1, о т л и •ч а ю щ е е с я тем, что.трехвхо- довый Формирователь управляющего сиг нала на останов содержит вторую логическую схему Исключающее ИЛИ и логические схемы НЕ и И-НЕ, выходы второй логической схемы Исключающее ИЛИ и логической схемы НЕ подключены каждый к соответствующему входу логической схемы И-НЕ, выход которой является выходом указанного формирователя, первым и вторым входами которого являются соответственно первый и второй входы второй логической схемы Исключающее ИЛИ, а третьим входом - вход логической схемы НЕ.

1 102.9368