SU1259462A1 - Устройство дл управлени вентильным электродвигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , именно к регулируемым вентильным электродвигател м и может найти применение в системах и устройствах , где требуетс  экстренное торможение , например в позиционном приводе, в приводах робототехники и т.д.Целью изобретени   вл етс  повышение точности и уменьшение времени останова. При вращении синхронной машины 1 и наличии команды Стоп на входе триггера команд 18 снимаетс  блокировка с блока пам ти 19, управл  емьш блок 9 формировани  сигналов правого и левого направлений вращени  формирует сигнал на перевод электродвигател  в режим противовключени  и последний эффективно тормозитс . В момент изменени  направлени  вращени  при первой смене информации в каналах датчика 2 положени  ротора после реверса происходит совпадение информации- на входах цифрового компаратора, вход щего в формирователь 24 сигнала изменени  направлени  вращени . При этом на выводе последнего по вл етс  импульсный сигнал, длительностью, равной длительности такта коммутации который поступает на информационный вход 34 блока пам ти. При этом управл емый блок 9 формировани  сигналов правого и левого направлений вращени  запрещает прохождение сигналов с датчика 2 положени  ротора на управление преобразователем 6 частоты и вентильный электродвигатель оста- 1авливаетс . 4 ил. / i (Л 1С ел QD 4 Ф tsd

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к регулируемым вентильным электродвигател м, и может найти применение в.системах и устройствах, где требуетс  экстренное торможение, например в позиционном приводе, в приводах роботбтех- ники и т.д.

Цель изобретени  - повышение точности и уменьшение времени останова.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  управлени  вентильным электродвигателем; на фиг. 2 - принципиальна  схема формировател  сигнала изменени  направлени  вращени ; на фиг. 3 - принципиальна  схема формировател  импульсов частоты, кратной частоте вращени ; на фиг. 4 - диаграммы напр жений в узлах функциональной схемы по фиг. 1 (где и - напр жени  в одноименных: узлах схемы, t - врем ).

Устройство дл  управлени  вентильным электродвигателем, выполненным в виде синхронной машины 1 (фиг, 1), на валу которой установлен т-каналь- ньш датчик 2 положени  ротора (например , с трем  выходными каналами 3 5), содержит преобразователь 6 частоты, к выходам 7 которого подключена трехфазна   корна  обмотка синхронной машины 1, а цепи 8 управлени  ключей преобразовател  6 частоты св заны с каналами 3-5 датчика 2 положени  ротора через управл - емьй блок 9 формировани  сигналов правого и левого направлени  враще- ни , первый управл ющий вход 10 которого подключен к выходу 11 логической схемы 12 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (уп- равл емьш реверсор)-, к первому входу 13 и второму входу 14 которой подключены соответственно выход 15 задатчи- ка 16 направлени  вращени  и выход

10

ни  вращени  (фиг. 2), содержащий т-канальный п-разр дньм регистр 25 сдвига и блок 26 сравнени  с 2 m входами .27 - 32, выход 33 которого соединен с информационным входом 34 блока пам ти (фиг. 1). Тактирующий вход 35 т-канального п-разр д- ного регистра сдвига св зан с выходом 36 формировател  импульсов частоты , кратной частоте вращени , его

m информационных входов 37 - 39 - выходами 3-5 т-канального датчика 2 положени  ротора, его выходы 40 - 42 - с первыми 27 - 29 входами

5 блока 26 сравнени , вторые входы 30 32 которого подключены к выходам 3 - .5 т-канального датчика 2 положе ни  ротора. Причем т- канальньй п разр дный регистр 25 сдвига (фиг. 2

20 может быть выполнен на m группах из п последовательно соединенных D-три геров, при этом информационный вход каждого D-триггера в каждой группе, кроме первого, подключен к выходу

5 предьщущего D-триггера, Блок 26 сра нени  может быть реализован, например , как цифровой компаратор с 2 m входами или как ш логических схем совпадений, выходы которых подключе ны к входам т-входового логического сумматора.

Датчик 2 положени  ротора может быть любого типа, например индуктив ный с подмагничиванием. В его кана35 лах 3-5 формируютс  cHrHajp i о положении ротора синхронной машины 1, смещенные, в данном случае, друг относительно друга на 2 ff /3. Длительность каждого сигнала соответст

40 вует угловому повороту ротора на п Формирователь 23 импульсов часто ты, кратной частоте вращени , может содержать логический мажоритарный элемент 43, подключенный трем  вхо30

17 триггера 18 команд Пуск и Стоп 45 дами к выходам 3-5 каналов датчи- кроме .того устройство также содержит ка 2 положени  ротора. Пр мой и ин- блок 19

пам  ти, подготавлив ающий вход 20 которого подключен к выходу 17 триггера 18 команд Пуск и Стопу а выход 21 соединен с вторым управ- .п ющим входом 22 управл емого блока 9 формировани  сигналов правого и . левого направлений вращени , формирователь 23 импульсов частоты, кратной частоте вращени , подключенный . входами к выходам т-канального датчика 2 положени  ротора, формирова- етль 24 сигнала изменени  направлеверсный выходы элемента 43 св заны с входами логической схемы И 44 через одновибраторы 45 и 46 коротких

50 отрицательных импульсов, вырабатываемых либо по передним, либо по задним фронтам выходных сигналом логического мажоритарного элемента 43. Выход 36 логической схемы И 44  вл 55 .етс  выходом формировател  23 импуль сов частоты, кратной частоте враще- :ни . При вращении ротора электродвигател  в моменты смены информации

ни  вращени  (фиг. 2), содержащий т-канальный п-разр дньм регистр 25 сдвига и блок 26 сравнени  с 2 m входами .27 - 32, выход 33 которого соединен с информационным входом 34 блока пам ти (фиг. 1). Тактирующий вход 35 т-канального п-разр д- ного регистра сдвига св зан с выходом 36 формировател  импульсов частоты , кратной частоте вращени , его

m информационных входов 37 - 39 - с выходами 3-5 т-канального датчика 2 положени  ротора, его выходы 40 - 42 - с первыми 27 - 29 входами

блока 26 сравнени , вторые входы 30- 32 которого подключены к выходам 3 - .5 т-канального датчика 2 положени  ротора. Причем т- канальньй п- разр дный регистр 25 сдвига (фиг. 2)

может быть выполнен на m группах из п последовательно соединенных D-триг- геров, при этом информационный вход каждого D-триггера в каждой группе, кроме первого, подключен к выходу

предьщущего D-триггера, Блок 26 сравнени  может быть реализован, например , как цифровой компаратор с 2 m входами или как ш логических схем совпадений, выходы которых подключены к входам т-входового логического сумматора.

Датчик 2 положени  ротора может быть любого типа, например индуктивный с подмагничиванием. В его каналах 3-5 формируютс  cHrHajp i о положении ротора синхронной машины 1, смещенные, в данном случае, друг относительно друга на 2 ff /3. Длительность каждого сигнала соответствует угловому повороту ротора на п . Формирователь 23 импульсов частоты , кратной частоте вращени , может содержать логический мажоритарный элемент 43, подключенный трем  вхо

ами к выходам 3-5 каналов датчи- а 2 положени  ротора. Пр мой и ин-

45 дами к выходам 3-5 каналов датчи- ка 2 положени  ротора. Пр мой и ин-

версный выходы элемента 43 св заны с входами логической схемы И 44 через одновибраторы 45 и 46 коротких

50 отрицательных импульсов, вырабатываемых либо по передним, либо по задним фронтам выходных сигналом логического мажоритарного элемента 43. Выход 36 логической схемы И 44  вл 55 .етс  выходом формировател  23 импуль сов частоты, кратной частоте враще- :ни . При вращении ротора электродвигател  в моменты смены информации

в каналах 3-5 датчика 2 положени  ротора происходит по вление коротких отрицательных импульсов на выходе 36 формировател  23, и длительность их выбираетс  несколько боль- 5 ше длительности смены информации в каналах 3-5 датчика 2 положени  ротора.

Преобразователь 6 частоты осуществл ет периодическое подключение сек- 10 ций  корной обмотки сихронной машины 1 к источнику питани .

Управл емьш блок 9 формировани  сигналов правого и левого направлени  формирует из сигналов трехканаль-15 ноге датчика 2 положени  ротора сигналы управлени  преобразователем 6 частоты. Если уровень управл ющего сигнала по первому управл ющему входу 10 равен логической 1, то блок 20 9 формирует сигналы управлени , соответствующие направлению вращени  вправо. Изменение уровн  управл ющего сигнала по входу 10 приводит к формированию сигналов управлени , соот- 25 ветствующих вращению влево.

Блок 9 формирует сигналы управлени  только при наличии по второму управл ющему входу 22 уровн  логического О, При изменении логического зо уровн  на втором управл ющем входе 22 прекращаетс  формирование блоком 9 сигналов управлени  преобразователем 6 частоты.

Блок 19 пам ти обеспечивает про- 35 хождение и запоминание сигнала с входа 34 при наличии на входе 20 уровн  логического О. При наличии на входе 20 уровн  логической 1 соответствующей команде Пуск, сиг- О нал, с входа 34 не передаетс , а на выходе принудительно устанавливаетс  уровень логического О.

Устройство функционирует следу- юпщм образом. 5

При нали)чии сигнала Пуск U, (фиг. 4) на выходе блока 19 пам ти ринудительно присутствует уровень огического О, а при наличии уров- 50   Логического О на первом управл щем входе 10 (U,Q ) управл емый лок 9 формировани  сигналов правого левого направлений вращени  формиует сигналы управл ющие преобразова-55 елем 6 частоты дл  вращени  влево ри этом внутренн   обратна  св зь о частоте вращени  разорвана и не

вли ет на работу вентильного электродвигател  .

Предположим, что в момент времени t, (фиг, 4) подаетс  команда Стоп. При этом снимаетс  блокировка с блока 19 пам ти и управл емый блок 9 формировани  сигналов правого и левого направлений вращени  начинает формировать сигналы дл  вращени  вправо поскольку на его первом управл ющем входе 10 по вл етс  соответствующий единичный потенциал U,Q, а на втором управл ющем входе 22 сигнал не измен етс . Вентильный электродвигатель переходит в режим противовключе ни  и, продолжа  вращатьс  влево, эффективно тормозитс  на интервале времени t, - t. При этом на соответствующих информационных входах 37 - 39 т-канального п-разр дного регистра 25 сдвига присутствует информаци  о текущем положении ротора, а на соответствующих выходах 40 - 42 старших разр дов - информаци , отстающа  от текущей на два такта коммутации в каналах 3-5 датчика 2 положени  ротора. Запись информации в регистр 25 сдвига осуществл етс  по задним фронтам коротких отрицательных импульсов и 6 () формировател  23 частоты, кратной частоте вращени  поступающих на тактирующий вход 35 регистра 25 сдвига сразу же за сменой информации в каналах датчика 2 положени  ротора. При вращении ротора синхронной машины 1 в любом направлении информаци  на соответствующих информационных входах ., и выходах и 0.2 регистра 25 сдвига не совпадает, поэтому при ее поступлении на входы блока 26 сравнени  (цифрового компаратора) на его выходе 33 Совпадение отсутствует единичный логический ревень U,

В момент времени t (фиг. 4) вен- тильньй электродвигатель останавливаетс  и начинает вращение в противоположную сторону . (вправо),а в момент времени t при первой смене информации в каналах датчика 2 положени  ротора после реверса происходит совпадение информации на входах А(изо - и,г) и B(U2 - и,;,) блока 26 сравнени  (цифрового компаратора ) , так ка:; относительно момента реверса происходит зеркальное повторение в обратном пор дке текущей информации в каналах датчика 2

51

положени  ротора (U, - Uy), а зеркальное повторение в обратном пор дке информации на выходах 40 -, 42 тп-канального п-разр дного ре .гистра 25 сдвига (о z чинает происходить в обратном пор дке с запаздыванием в пределах от одного до двух тактов коммутации отно- сительно истинного момента реверса в момент времени t. Это приводит, к по влению на выходе 33 блока 26 сравнени  положительного сигнального импульса и , смены направлени  вращени  длительностью, равной длительности такта коммутации. Указан- ньй импульс поступает на информационный вход 34 блока 19 пам ти и переводит его выход в единичное состо ние (Ujj) Управл емьй блок 9 формировани  сигналов правого и левого направлений вращени  запрещает прохождение сигналов с датчика 2 положени  ротора на цепи 8 управлени  ключей преобразовател  6 частоты, и отключенньш вентильный электродвигатель останавливаетс . ри останове вентильного электродвигател , вращающегос  вправо, процессы в устройстве протекают аналогичо .

При наличии в вентильном электровигателе муфты торможени  она может спользоватьс  дл  фиксации вала синхронной машины 1. Цепи управлени  муфтой подключаютс  к выходу 21 блока 19 пам ти и включают муфту на фрикционное трение в момент по влени  единичного логического уровн  и, на выходе блока 19 пам ти.

Такое управление муфтой торможени  резко уменьщает. ее износ, поскольку фрикционные колодки муфты торможени  накладываютс  в момент времени, когда скорость вращени  вентильного электродвигател  практически равна нулю.

Точность фиксации изменени  направлени  вращени  определ етс  только конструкцией датчика 2 положени  ротора и не зависит от величины мо- мента инерции и момента нагрузки. В частности, в электродвигателе с числом пар полюсов р 2 с двухполупе- риодным преобразователем частоты точность фиксации изменени  направлени  вращени  в любом направлении не превышает угловой длительности одного такта коммутации, что састав594626

л ет 1Г /3 ( Т /б геом.рад.). Это позвол ет практически свести к нулю вре- . м  свободного выбега после отключени  вентильного электродвигател  от 5 источника питани ,- так как за один такт коммутации вентильньш электродвигатель не развивает значительной частоты вращени , повысить точность останова за счет исключени  неттрог- 10 нозируемой величины времени свободного выбега.

Таким образом, изобретение позвол ет значительно повысить точность и уменьшить врем  останова вентильного электродвигател  по сравнению с известными устройствами за счет доведени  точности определени  нулевой частоты вращени  до разрешающей способности используемого дат15

25

30

Claims (1)

1. чика положени  ротора. Формулаизобретени 

   Устройство дл  управлени  вентильным электродвигателем содержащее преобразователь частоты, цепи управлени  ключей которого св заны с выходом т-канального датчика положени  ротора через управл емый блок формировани  сигналов правого и левого направлений вращени , первьш управл ющий вход, которого св зан через управл емый реверсор с выходом за- датчика направлени  вращени  и триг35 гера команд Пуск и Стоп, блок пам ти, подготавливающий вход которого подключен к выходу триггера команд Пуск и Стоп, а выход св зан с вторым управл ющим входом уп равл емого блока формировани  сигналов правого и левого направлений вращени , формирователь импульсов частоты, кратной частоте вращени , входом подключенньй к выходу т-канального датчика положени  ротора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и уменьшени  времени останова, управл емый реверсор выполнен в виде логической

   5 схемы ИСКЛЮЧАЮиЩЕ ИЛИ, выход которой св зан с первым управл ющим входом управл емого блока формировани  сигналов правого и левого направлений вращени , а первый и второй вхо55 ды - с выходом задатчика направлени  вращени  и выходом триггера команд Пуск и Стоп соответственно, дополнительно введен формирователь сиг45

   71

   нала изменени  направлени  вращени , содержащий т-канальный п-разр дный регистр сдвига и блок сравнени  с 2 m входами, выход которого соединен с информационным входом блока пам ти, при этом тактирующий вход т-канального п-разр дного регистра сдвига св зан с выходом формировате259462 .

   л  импульсов частоты, кратной часто-, те вращени , его m информационных входов - с выходами т-канального датчика положени  ротора, его выходы - с первыми m входами блока сравне-ч НИН, вторые m входов которого подключены к выходам т-канального датчика положени  ротора.

   Фиг.2

   Фиг.З

   Ню

   /5;%,%,

   25 /г; 25

   %.3б

   Составитель А.Бабак Редактор О. Бугир Техред Л. Сердюков а Корректор М.Максимишннец.

   Заказ 5136/56 Тираж 631 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   ФигЛ