SU1279040A1 - Реверсивный вентильный электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управлени  объектами различного назначени .Целью изобретени   вл етс  улучшение качества регулировани . Реверсивный вентильный электропривод содержит двухфазную синхронную электрическую машину (СЭМ) 1,  корна  обмотка которой через датчики 12 и 13 тока подключена к выходам полупроводникового инвертора (ПИ) 2. Выходы датчиков 12 и 13 подключены к входам блока 9 определени  направлени  вращес ки  ротора, выходом подключенного к одному входу блока 8 изменени  W знака напр жени  и к одному входу логического блока 11 совпадени ,Вто1C ;о

Description

рой вход блока 8 соединен с нереверсивным датчиком 7 частоты вращени  ротора, механически св занным с ротором СЭМ 1 и с синусно-косинусным датчиком (СКД) 3 угла. Выход бло ка 8 подключен к одному входу элемента 5 сравнени , который вторьм входом соединен с задатчиком 4 частоты вращени , а выходы - с входом блока 10 определени  знака напр жени . Выход блока 10 соединен с другим входом логического блока 11, выход которого св зан с одним входом предварительного усилител  (ПУ) 6 с 1 0 двухступенчатым изменением коэффициента усилени . Другой вход ПУ 6 подключен к выходу элемента 5, а выход - к входу СКД 3. Выходы СКД 3 соединены с входами НИ 2. При превышении частоты вращени  СЭМ 1 заданного значени  увеличиваетс  коэффициент усилени  ПУ 6, что приводит к увеличению тормозного момента СЭМ 1 и стабилизации частоты вращени , В результате сокращаетс  длительность переходных процессов и, следователь- но, повышаетс  быстродействие электропривода . 1з,п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к реверсивным вентильным электроприводам, и может быть использовано в приводах систем автоматического управлени  объектами различного назначени .

Цель изобретени  - улучшение качества регулировани  путем повышени  быстродействи  и надежности функционировани .

На фиг. 1 представлена функцио- v нальна  схема реверсивного вентильного электропривода; на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема двухвходового логического блока совпадени ; на фиг. 3 - принципиальна  : лектрическа  схема дешифратора.

Реверсивный вентильный электропривод (фиг. 1) содержит двухфазную синхронную электрическую машину 1,  корна  обмотка которой подключена к выходам полупроводникового инвертора 2, с входами которого соединены выходы синусно-косинусного датчика 3 положени  ротора, к входу которого подключены последовательно соединенные задатчик 4 частоты вращени , элемент 5 сравнени  и предварительный усилитель 6, нереверсивный датчик 7 частоты вращени  ротора, выход которого соединен с основным входом блока 8 изменени  знака напр жени , управл юш;ий вход которого соединен с выходом блока 9 определени  направлени  вращени  ротора, а выход соединен с вторым входом элемента 5 сравнени , блок 10 определени  знака напр жени ,

двухвходовой логический блок 11 совпадени , два датчика 12 и 13 тока, причем предварительньй усилитель 6 снабжен дополнительным входом изменени  коэффициента усилени , а блок 9 определени  направлени  вращени  ротора выполнен в виде дешифратора 14 и двух компараторов 15 и 16, Выходы компараторов 15 и 16 соединены

с входами дешифратора 14, выход которого соединен с управл ющим входом блока 8 изменени  знака напр жени , а к входам компараторов подключены выходы датчиков 12 и 13 тока,

включенных в цепи  корной обмотки синхронной электрической машины 1, Вход блока 10 определени  знака напр жени  соединен с выходом элемента

5сравнени , а его выход соединен с одним из входов двухвходового логического блока 11 совпадени , другой вход которого подключен к выходу блока 10 определени  знака напр жени ,

6выход соединен с дополнительным

входом изменени  коэффициента усилени  предварительного усилител  6.

Двухвходовой логический блок 11 совпадени  (фиг. 2) содержит два инвертора 17 и 18, два двухвходовых

логических элемента И 19 и 20 и двухвходовой логический элемент ИЛИ 21. Вход первого инвертора 17 и один из входов первого логического элемента И 19 подключены к .вькоду дешифратора

1, а вход второго инвертора 18 и второй вход первого логического элемента И 19 подключены к выходу блока 10 определени  знака напр жени  Входы инверторов 17 и 18 соединены с соответствующими входами второго логического элемента И 20, Выходы логических элементов И 19 и 20 подключены к входам логического элемен та ИЛИ 21, выход которого  вл етс  выходом двухвходового логического блока 11 совпадени , Дешифратор 14 (фиг. 3) содержит инвертор 22, формирователь 23 корот ких пр моугольных импульсов напр жени , вход которого соединен с выходом компаратора 16 напр жени , а к выходу подключен-синхронизирующий вход синхронизируемого 1К-триггера 24, Выход инвертора 22 соединен с К-входом синхронизируемого 1К-триггера 24, а его 1-вход и вход инверт ра 22 подключены к выходу второго компаратора 15 напр жени . Реверсивный вентильный электропривод работает следующим образом. Напр жение задатчика 4 частоты вращени  сравниваетс  в элементе 5сравнени  с выходным напр жением блока 8 изменени  знака, представл ющий собой напр жение обратной св зи по частоте вращени .Выходное напр жение элемента 5 сравнени ,пр  мо пропорциональное ошибке частоты вращени  электродвигател , усиливаетс  управл емым предварительным усилиуёлем 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усилени ,Его коэффициент усилени  измен етс  дис кретно в зависимости от величины выходного напр жени  двухвходового блока 11 совпадени . Если это напр жение соответствует логическому О, то коэффициент усилени  управл емого предварительного усилител  6с двухступенчатым изменением коэф фициента усилени  равен значению, необходимому дл  устойчивой работы реверсивного вентильного электропри вода в установившемс  режиме. При изменении выходного двухвходового логического блока 11 совпадени  11 с логического О на логическую 1 коэффициент усилени  управл емого предварительного усилител  6 с двух ступенчатым изменением коэффициента усилени  скачкообразно увеличиваетс Выходное напр жение управл емого предварительного усилител  6 с двух ступенчатым изменением коэффициента усилени  подаетс  на вход синусно0 косинусного датчика 3 положени  ротора , на выходе которого возникает два гармонических напр жени , сдвинутых одно относительно другого на 90 эл,град. Эти напр жени  поступают на входы полупроводникового инвертора 2, работающего в усилительном режиме. Он формирует в секци х  корной обмотки токи, пр мо пропорциональные выходным напр жением синусно-косинусного датчика 3 положени  ротора, которые создают в статоре двухфазной синхронной электрической машины 1 вращающеес  магнитное поле. В результате взаимодействи  его с магнитным полем, создаваемым посто нным магнитом ротора, образуетс  вращающийс  момент электродвигател , величина которого в св зи с тем, что синусно-косинусный датчик 3 положени  ротора представл ет собой линейный элемент будет пропорциональна выходному напр жению управл емого предварительного усилител  с двухступенчатым изменением коэффициента усилени , а направлени  определ тьс знаком этого напр жени . Этот вращающий момент приводит во вращение ротор двухфазной синхронной электрической машины 1 и нереверсивный датчик частоты вращени  ротора (тахогенератор) 7 посто нного тока. При вращении нереверсивного дат- чика 7 посто нного тока на его выходе возникает напр жение положительной пол рности, модуль среднего значени  которого пр мо пропорционален частоте вращени  реверсивного вентильного электропривода. Это напр жение поступает на вход блока 8 изменени  знака, на выходе которого возникает напр жение, величина которого равна модулю выходного напр жени  нереверсивного датчика 7 посто нного тока, а пол рность определ етс  величиной напр жени  на управл ющем входе блока 8 изменени  знака. При равенстве ее логическому 0 -пол рность выходного напр жени  бдока 8 изменени  знака будет положительной, а при соответствии Логической 1 отрицательной . Управление блоком 8 изменени  знака осуществл етс  при помощи блока 9 определени  напр жени  враще 1и . При вращении электродвигател  выходные сигналы датчиков 12 и 13 то вид гармонических напр жека имеющие :ний, сдвинутых ОДНО относительно другого на 90 эл.град. поступают на входы соответствующих компараторов 16, 15 напр жени , которые преобразуют эти напр жени  в две последовательности про моугольных импульсов напр жени , также сдвинутых друг относительна друга на 90 элоград. В зависимости от знака их фазового рассогласовани , определ емого направлением вращени  реверсивного вентильного электропривода, измен етс  величина выходного напр жени  дешифратора 14. При вращении электродвигател  по часовой стрелке, задаваемого установкой на выходе задатчика 4 частоты вращени  напр жени  положительной пол рности, выходное напр жение дешифратора 14 будет соответствовать логическому О, а при противоположном вращении - логической

114 II I «

в установившемс  режиме работы реверсивного вентильного электропривода при помощи напр жени  задатчика 4 частоты вращени  положительной пол рности и соответственно вращении ротора по часовой стрелке выходное напр жение элемента 5 сравнени  будет положительной пол рности. Допустим , что при положительной пол рности выходного напр жени  выходное напр жение блока 10 определени  знака напр жени  соответствует логической 1, а при отрицательной пол рности - логическому О. Тогда на один из входов двухвходового логического блока 11 совпадени  будет поступать напр жение, равное логической 1, а на другой - логическому OV Выходное напр жение двухвходового логического блока 11 совпадени  в этом случае будет соответствовать логическому О, и коэффициент усилени  управл емого предварительного усилител  6 с двухступенчатым изменением коэффициента усилени  будет равен меньшему значению , обеспечивающему устойчивую работу реверсивного вентильного электродвигател  в установившемс  режиме.

При скачкообразном уменьшении выходного напр жени  задатчика 4 частоты вращени  выходное напр жение элемента 5 сравнени  становитс  отрицательной пол рности. Вращающий момент мен ет свое направление и элеквитс  равным логической 1. Коэффициент усилени  управл емого предварительного усилител  6 с двухступенчатым изменением коэффициента усилени  скачкообразно увеличиваетс . Резко возрастает его выходное напр жение и соответственно тормозной момент электродвигател , что приводит к уменьшению времени его торможени . При достижении частотой вращени  электродвигател  нового заданного значени  выходное напр жение элемента 5 сравнени  снова становитс  положительной пол рности и происходит уменьшение коэффициента усилени  управл емого предварительного усилител  с двухступенчатым изменением коэффициента усилени .

При скачкообразном увеличении выходного напр жени  задатчика 4 частоты вращени  выходное напр жение элемента 5 сравнени  будет положительной пол рности. Поэтому электропривод будет разгон тьс  при меньшем значении коэффшдиента усилени  управл емого предварительного усилител  с двухступенчатым изменением коэффициента усилени . Однако при по влении перерегулировани ,т.е, Лревьш1ени  частотой вращени  электродвигател  вновь заданного значени , выходное напр жение элемента 5 сравнени  становитс  отрицательной пол рности. Происходит увеличение коэффициента усилени  управл емого предварительного усилител  6 с двухступенчатым изменением коэффициента усилени  и возрастает тормоз щий момент электропривода. Это уменьшает врем  установлени  вновь заданного значени  частоты вращени  электропривода .

При противоположном направлении вращени  в установившемс  и переходных режимах реверсивный вентильный электропривод работает аналогично.

Таким образом, за. счет дополнительного увеличени  тормоз щего мотропривод переводит в тормозной режим работы. Одновременно становитс  равным логическому О выходное напр жение блока 10 определени  знака напр жени . Выходное напр жение дешифратора 14 при заданном направлении вращени  электродвигател  будет также равно логическому О. Выходное напр жение двухвходового логического блока 11 совпадени  станомента , развиваемого реверсивным вентильным электродвигателем при превышении его частоты вращени  заданного значени , осуществл емого путем увеличени  в этот момент коэффициента усилени  управл емого предварительного усилител  с двухступенчатым изменением коэффшщента усилени , Сокращаетс  длительность переходных процессов и, следовательно, повьшаетс  быстродействие реверсивного вентильного электропривода и улучшаетс  качество регулировани .

Claims (2)

1. Реверсивный вентильный электропривод , содержащий двухфазную синхронную электрическую машину,  корна  обмотка которой подключена к выходам полупроводникового инвертора с входами которого соединены выходы синусно-косинусного датчика положени  ротора, к входу которого подключены последовательно соединенные задатчик частоты вращени , элемент сравнени  и предварительный усилитель , нереверсивный датчик частоты вращени  ротора, выход которого сое . дивен с основным входом блока изменени  знака напр жени  „ управл ющий вход которого соединен с выходом блока определени  направлени  вращени  ротора, а выход соединен с вторым входом элемента сравнени , и блок определени  знака напр жени , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества регулировани  путем повышени  быстродейстВИЯ и надежности функционировани , в него введены двухвходовой логический блек совпадени , два датчика тока, предварительный усилитель снабжен дополнительным входом изменени  коэффициента усилени , а блок определени  направлени  вращени  ротора выполнен в виде дешифратора и двух компараторов, при этом выходы компараторов соединены с входами дешифратора , выход которого соединен с управл ющим входом блока изменени  знака напр жени , а к входам компараторов подключены выхоцы датчиков тока, включенных в цепи  корной обмотки синхронной электрической машины , вход блока определени  знака напр жени  соединен с выходом элемента сравнени , а его выход соединен с одним из входов двузсвходового логического блока совпадени ,другой вход которого подключен к выходу блока определени  знака напр жени , а вькод соединен с дополнительным входом изменени  коэффициента усилени  предварительного усилител  .

2. Электропривод по п.1, отличающийс  тем, что дешифратор блока определени  направлени  вращени  ротора выполнен в виде синхронизируемого JK-триггера, К-вход которого через инвертор объединен с 3входом и образует один вход дешифратора , а синхронизирующий вход триггера соединен с выходом формировател  коротких импульсов, вход которого  вл етс  другим входом дешифратора .

tJn

О-

75

Un о

21

ию

о-

20

Фиг.2

Фиг.3