SU1032576A1

SU1032576A1 - D.c.drive

Info

Publication number: SU1032576A1
Application number: SU813307076A
Authority: SU
Inventors: Марк Ефимович Гольц; Борис Васильевич Гулыманов; Александр Адольфович Прокопенко; Наталья Александровна Процерова
Original assignee: Украинский Научно-Исследовательский Институт Станков И Инструментов
Priority date: 1981-05-21
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1983-07-30

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может найти применение в качестве электропривода металлорежущих станков и других механизмов, работающих старт-стопном режиме, ког да относительное врем сто нки двига:тел велико.The invention relates to electrical engineering and can be used as an electric drive for metal-cutting machine tools and other mechanisms operating in start-stop mode, when the relative time for the stationing of the engine: the bodies are large.

Известен электропривод посто нного тока с широтно-импульсмым управле|НИем , который содержит тиристорный усилитель мощности, нагрузкой котоpcfro вл етс корна цепь двигател шйротно-импульсный модул тор, имеюМ11 й тактовый генератор импульсов с регул тором длительности. В указанном электроприводе в случае отсутстви модул ции регул тор длительности переходит в состо ние, при котором частота генерируекых тактовьал генеl kTopoM иютульсов понижаетс l .A DC motor with a pulse-width control is known, which contains a thyristor power amplifier, the load of which the copro is the main circuit of the motor and a pulse-pulse modulator, having a clock pulse generator with a duration regulator. In the specified electric drive, in the absence of modulation, the duration regulator enters a state in which the frequency of the generated clock of the kTopoM gene and pulses decreases l.

Недостатком устройства вл етс сложность. Кроме того, изменение частоты тактового генератора в широких пределах приводит либо к изменению параметров широтно-импульсного модул тора и к неустойчивости электропривода , как систеьвл автоматического регулировани , либо к увеличению зоны нечувствительности.The disadvantage of the device is complexity. In addition, a change in the frequency of the clock generator over a wide range leads either to a change in the parameters of the pulse-width modulator and to an instability of the electric drive, as a system of automatic control, or to an increase in the deadband.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс электропривод посто нного тока, содержащий электродвигатель и соединенные последовательно узел сравнени , формирователь импульсов управлени , состо щий из последовательно включенных un-ipoTHO-импульсного модул тора и блока усилителей импульсов управлени , тиристорный усилитель мощности , выход которого подключен к электродвигателю , датчик ско эости, выход которого подключен к второму входу узла сравнени , формирователь имкульсов включени коммутирующих тиристоров , состо щий из делител частоты , вход которого соединен с тактовьвд выходом широтно-игшульсного Модул тора, а выход - через блок усилителей импульсов включени св зан с вторьвл входом усилител ьющности, датчик тока С2 3.The closest to the proposed technical entity is a DC motor containing a motor and a serially connected comparison unit, a control pulse driver consisting of a series-connected un-ipoTHO pulse modulator and a control pulse amplifier unit, a thyristor power amplifier, the output of which connected to an electric motor, a speed sensor, the output of which is connected to the second input of the comparison node, driver of switching switching thyristors consisting of a frequency divider, the input of which is connected to the clock of the output of the pulse-width modulator, and the output is connected via a block of pulse turn-on amplifiers to the second input of the amplifier, current sensor C2 3.

Недостатком известного устройства вл ютс низкие КПД и надежность. Это обусловлено тем, что коммутирующий узел, вход щий в состав тнрис- торного усилител мощности(Работает с посто нной частотой коммутации даже при отсутствии нагрузки. Дл механизмов , работающих в старт с опном режиме(Относительное врем сто нки велико, поэтому значительную величину составл ют и потери в коммутирующем устройстве, которые привод т к снижению КПД, нагреву элементов и ухудшению показателей надежности.A disadvantage of the known device is low efficiency and reliability. This is due to the fact that the switching node included in the component power amplifier (Works with a constant switching frequency even in the absence of a load. For mechanisms operating from the start up mode (The relative time of the station is large, therefore a significant amount and losses in the switching device, which lead to a decrease in efficiency, heating of the elements and deterioration of reliability indicators.

Цель изобретени - повышение КПД и надежности электропривода.The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability of the electric drive.

Поставленна цель достигаетс тем что в электропривод посто нного тока , содержащий электродвигатель и последовательно соединенные узел сравнени , формирователь импульсов управлени , состо щий из последовательно включенных широтно-импульсного модул тора и блока усилителей импульсов управлени , тиристорный усилитель мощности, выход которого 0 подключен к электродвигателю, датчик скорости, выход которого подключен к второму входу узла сравнени , формирователь импульсов включени коммутирующих тиристоров, состо щий из . 5 делител частоты, вход которого сое1динен с тактовым выходом широтноимпульсного модул тора, а выход через блок усилителей импульсов включени св зан с вторьн входом тирйс0 торного усилител мощности, датчик токаJвведены индикатор импульсов, элемент И, элемент ИЙИ, трехвходовой элемент И-НЕ и два нуль-органа, причем вход индикатора импульсов подключен к выходу широтно-импульсного модул тора , первый вход элемента И подключен к входу делител частоты, второй - к выходу трехвходового элемента И-НЕ, входы элемента ИЛИ соеди- . йены с выходами делител частоты и элемента И, а выход - с входом блока усилителей импульсов включени , вход первого нуль-органа подключен к датчику тока, вход второго - к входу узла сравнени , а вы ходы нуль-органов и индикатора им пульсов соединены с входами трехвходового элемента И-НЕ.The goal is achieved by the fact that the DC motor contains a motor and a serially connected comparison unit, a control pulse shaper consisting of a series-connected pulse-width modulator and a control pulse amplifier block, a thyristor power amplifier whose output 0 is connected to an electric motor, a speed sensor, the output of which is connected to the second input of the comparison node, the switching driver of switching thyristors, consisting of. 5 frequency dividers, whose input is connected to the clock output of the pulse-width modulator, and the output through the switch-on pulse amplifiers are connected to the second input of the power amplifiers, current sensorJ, the pulse indicator, the AND element, the II-element, the three-input NAND element and two zero -organ, the pulse indicator input is connected to the output of a pulse-width modulator, the first input of the AND element is connected to the input of the frequency divider, the second to the output of the three-input AND-NES element, the inputs of the OR OR connection. yens with the outputs of the frequency divider and the element I, and the output with the input of the switch-on amplifier block, the input of the first null organ is connected to the current sensor, the input of the second is connected to the input of the comparison node, and the outputs of the zero organs and pulse indicator are connected to the inputs three-input element AND-NOT.

На чертеже представлена схема устройства .The drawing shows a diagram of the device.

0 Электропривод йосто нного тока содержит последовательно соединенные узел 1 сравнени , формирователь 2 импульсов управлени , состо щий.из последовательно включенных широт о-им5 пульсного модул тора 3 и блока 4 усилителей импульсов управлени , тиристорный усилитель 5 мощности, электродвигатель б, датчик 7 скорости, вы51од которого подключен к второму входу узла 1 сравнени , формирователь 2 импульсов включени KOi iyTHрующих тиристоров, состо щий из делител 9 ч.астоты, вход которого соединен .с тактовым ВЕаходом широтноимпульсного модул тора 3, а выход через блок 10 усилителей импульсов0 The drive current source contains a serially connected comparison unit 1, a driver for generating 2 control pulses consisting of successively connected latitudes O-5 of the pulse modulator 3 and the control pulse amplifier unit 4, a thyristor power amplifier 5, an electric motor b, a speed sensor 7, the output of which is connected to the second input of the node 1 of the comparison, the driver of 2 switching-on pulses KOi iyTH of thyristors, consisting of a divider of 9 times the frequency, the input of which is connected to a clock with a clock input pulse width module torus 3, and the output through the block 10 pulse amplifiers

включени св зан с вторым входом тиристорного усилител 5 мощности, датчик 11 тока.the switch is connected to the second input of the thyristor power amplifier 5, current sensor 11.

В электропривод вв,:..йны индикатор 0 12 импульсов, элемент К 13, злеме т ИЛИ 14, трехвходовой элемент И-НЕ 15 и два нуль-органа 16 и 17. Вход индикатора 12 импутшсов подклк;Чен к вьаходу широтно-импульсного морул то5 рэ 3, первый вход элемента И. 13 подключей к входу делител 9 частоты, а второй - к° выходу трехвходового элемента И-НЕ 15. Входы элемента ИЛИ 14 соединены с выходами делител 9 частоты и элемен а И 13, а выход соединен с входом блока 10 талей импульсов включений. Вход первого нуль-органа 16 подключен к i датчику 11 тока, вход второго нульоргана 17 - к входу узла 1 сравнени а выходы нуль-органов 16 и 17 и индикатора 12 импульсов соединены с входами трехвходового элемента И-НЕ 15.In the electric drive cc,: .. yns indicator 0 12 pulses, element K 13, zleme t OR 14, three-input element AND-NOT 15 and two null-organs 16 and 17. The input of the indicator 12 impulses podklk; Chen to the input pulse-width morula To 5 re 3, the first input of the element I. 13 plug the frequency divider 9 into the input, and the second to the output three-input element AND-NOT 15. The inputs of the OR 14 element are connected to the outputs of the frequency divider 9 and the And 13 element, and the output is connected to block input 10 pulses of impulses inclusions. The input of the first zero-body 16 is connected to the i current sensor 11, the input of the second nullorgan 17 to the input of the node 1 is compared, and the outputs of the zero-organs 16 and 17 and the indicator 12 of pulses are connected to the inputs of the three-input element AND-HE 15.

Тиристорный усилитель 5вмощности включает в себ коммутирующий узел 18 и Тиристорный мостовой реверсор 19.The thyristor power amplifier 5 includes a switching node 18 and a thyristor bridge reverser 19.

Электропривод работает следующим образом .The drive works as follows.

Задающий сигнал поступает на вход узла 1 сравнени , на другой вход которого поступает сигнал отрицательно обратной св зи по скорости вращени электродвигател б с выхода датчика 7 скорости, например тахогенератора. Сигнал ошибки (()с поступает на вход формировател 2 импульсов управлени , и на выходе широтно-импульсного модул тора 3 формируютс импульсы, длительность которых пропорциональна величине сигнала ошибки . Эти импульсы поступают на вход индикатора 12 импульсов, который при наличии сигнала ошибки формирует на своем выходе сигнал, соответствук ций логическому О,The master signal is fed to the input of the comparison node 1, to the other input of which a negative feedback signal is received on the rotational speed of the motor b from the output of the speed sensor 7, for example a tachogenerator. The error signal (() s enters the driver pulse generator 2, and at the output of the pulse-width modulator 3 pulses are formed, the duration of which is proportional to the magnitude of the error signal. These pulses enter the pulse indicator 12, which, in the presence of an error signal, forms output signal, corresponding to logical O,

Импульсы управлени , усиленные в блоке усилителей импульсов 4 управлени , подаютс на тиристоры мостового реверсора 19 тиристорного усилител 5 мощности.The control pulses amplified in the control amplifier pulse block 4 are supplied to the thyristors of the bridge reverser 19 of the thyristor power amplifier 5.

С другого выхода широтно-импульсного модул тора 3 (тактового выхода) импульсЬа тактовой частоты поступают на вход делител 9 частоты и пер1ВЫЙ вход элемента И 13. На входы трехвходового элемента И-НЕ 15 кроме сигнала с выхода индикатора 12 импульсов поступают выходные сигна- лы двух нуль органов 16 и 17, которые подключены своими входньзми зажимами соответственно к выходу датчика 11 тока и входу узла 1 сравнени . Выходные сигналы этих нуль-органов соответствуют логической 1, когда их входные сигналы и, соответственно.From the other output of the pulse-width modulator 3 (clock output) the pulse frequency of the clock frequency is fed to the input of the 9 frequency divider and the first input of the AND 13 element. At the inputs of the three-input AND-15 element, in addition to the signal from the indicator output 12, the output signals of two zero organs 16 and 17, which are connected by their input terminals respectively to the output of current sensor 11 and the input of comparison unit 1. The output signals of these null-bodies correspond to logical 1, when their input signals and, respectively.

корный ток и сигнал задани () равны нулю. Когда Uj 0, то выходной сигнал нуль-органа 17 соответствует логическому 0. Аналогично, если (3 - корный ток), то-выходной сигнал нуль-органа 16 соотвествует логическому 0.The core current and the reference signal () are zero. When Uj 0, then the output signal of the zero-body 17 corresponds to a logical 0. Similarly, if (3 is the main current), then the output signal of the zero-body 16 corresponds to a logical 0.

В случае, когда сигнал задани присутствует (..#0) «а выходе нулоргана 17 и на соответствующем входе трехвходового элемента И-НЕ 15 сигнал соответствует логическому О, а на его выходе - логической 1. Следовательно , импульсы тактовой частоты проход т через элемент И 13, элемент ИЛИ 14 и усиленные в блоке 10 усилителей импульсов включени пост пают на управл ющие электроды тиристоров коммутирующего узла 18. Таким образом, коммутирующий узел 18 работает с тактовой частотой.In the case when the reference signal is present (.. # 0) "at the output of the nullorgan 17 and at the corresponding input of the three-input element AND-NOT 15, the signal corresponds to logical O, and at its output - logical 1. Therefore, the clock pulses pass through the element And 13, the element OR 14 and amplified in the block 10 pulse turn-on amplifiers post to the control electrodes of the thyristors of the switching node 18. Thus, the switching node 18 operates at a clock frequency.

Если на выходах обоих нуль-органов 16 и 17 и индикатора 12 импульсов выходные сигналы одновременно Соответствуют логической 1, то сигнал на втором входе элемента И 13 соответствует логическому 0. В этом случае существует запрет, на прохождение импульсов тактовой частоты, и на выходе логического элемента ИЛИ 14 частота импульсов понижена, соответственно Коммутирующий узел 18 тиристорного усилител 5 мощности работает на пониженной частоте. Этот режим работы возможен лишь ,при одновременном соблюдении следун цих условий:If at the outputs of both zero-organs 16 and 17 and the indicator 12 pulses the output signals simultaneously correspond to logical 1, then the signal at the second input of the element And 13 corresponds to logical 0. In this case, there is a prohibition on the passage of pulses of the clock frequency and at the output of the logic element OR 14, the frequency of the pulses is reduced, respectively. The switching node 18 of the thyristor power amplifier 5 operates at a lower frequency. This mode of operation is possible only if the following conditions are observed:

(задающий сигнал отсутстз (set the signal out

вует);vuit);

ос (сигнал ошибки отсутствует ) ; OS (no error signal);

J 0 (ток нагрузки отсутствует), что может иметь место лишь в статическом режиме при реализации команд СТОП - (UjrtA O) J 0 (no load current), which can only take place in static mode when STOP commands are implemented - (UjrtA O)

Таким образом, в режиме Стоп после окончани переходного процесса коммутирующий узел работает с пониженной частотой, что уменьшает потери энергии и повышает КПД.Thus, in the Stop mode after the end of the transition process, the switching node operates at a lower frequency, which reduces energy loss and increases efficiency.

В предлагаемом устройстве работа на пониженной частоте в переходных режимах электропривода невозможна, поскольку одновременное выполнение трех вышеуказанных условий в- переходных режимах не обеспечиваетс , что повышает надежность электропривода.In the proposed device, operation at a lower frequency in transient modes of the electric drive is impossible, since simultaneous fulfillment of the three above-mentioned conditions in transient modes is not ensured, which increases the reliability of the electric drive.

Claims

^! (57 j DC electric drive, comprising an electric motor and a comparison node connected in series, a control pulse shaper, consisting of a pulse-width modulator and a control pulse amplifier unit, a thyristor power amplifier, the output of which is connected to the electric motor, and a speed sensor whose output is connected to the second input of the comparison node, the pulse shaper for switching thyristors, consisting of a frequency divider, the input of which is connected to the clock the output of the pulse-width modulator, and the output through the block of pulse amplifiers is connected to the second input of the thyristor power amplifier, a current sensor, characterized in that, in order to increase efficiency and reliability, a pulse indicator, an AND element, an OR element, a three-input element And NOT and two null organs, with the pulse indicator input connected to the output of the pulse-width modulator, the first input of the AND element connected to the input § of the frequency divider, the second to the output of the three-input element AND NOT, the inputs of the OR element are connected to Exit frequency divider and AND gate, and the output - to +. the input of the block of amplifiers of the switching pulses, the input of the first zero of the organ is connected to the current sensor, the input of the second to the input of the comparison node, and the outputs of the zero organs and the pulse indicator are connected to the inputs of the three-input AND-NOT element.