SU1292154A1

SU1292154A1 - Вентильный электропривод

Info

Publication number: SU1292154A1
Application number: SU853959849A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Корабельников; Сергей Григорьевич Воронин; Александр Альбертович Лапин; Александр Павлович Мезенцев; Леонид Николаевич Солодников
Original assignee: Предприятие П/Я А-3697
Priority date: 1985-10-05
Filing date: 1985-10-05
Publication date: 1987-02-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электрооборудовании самолетов и автомобилей, в звуко- и видеозаписи , в радионавигации и т.д. Целью изобретени вл етс упрощение и повышение надежности. Вентильный электропривод содержит электрическую машину (ЭМ) 1 с посто нными магнитами на роторе и обмоткой статора с выведенной средней точкой. Выводы обмотки статора ЭМ 1 подключены к выходам реверсивного инвертора (РИ) 2, а средний ее вывод - к первому входу датчика 7 знака ЭДС вращени . Управл ющие входы РИ 2 св заны с выходами ocHOBHojTo логического блока 3., реализующего функции: у, , Уг y-j « г г x,j. X, , Z, Xg-Xj. Входы логического блока 3 подключены к выходам вспомогательных логических блоков 4-6 соответственно. Первые с SS (Л ю :о го

Description

входы логических блоков 4-6 св заны с выходами 11 (у,), 12 (vj), 13 (у) блока 3, выходы 14 (z, ), 15 (z), 16 (zj) которого подключены к третьим входам блоков 4-6 соответственно , Вторые входы блоков 4-6 объединены и соединены с выходом датчика 7, второй вход которого св зан со средней точкой резистив- нрго целител 8. Делитель 8 включен параллельно РИ 2 между клеммами источника (и) 9 питани . Логические блоки 4-6 имеют переключательную функцию х (Y,- + Е) zj ,где i 1, 2, 3; 3, сигнал на выходе соответствующего логического блока; Y - сигнал подключени i-й секции к плюсу И 9, поступающий на первый вход данного вспомогательного логического блока с соответствующего вы1

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией по положению ротора, и может быть использовано в большинстве систем электропривода с повышенными требовани ми надежности, например в электро- )борудовании самолетов и автомобилей, в звуко- и видеозаписи, в радионави

гации и т.д.

Цель изобретени - повьшение на- дежности посредством уменьшени числа зан тых в схеме датчиков знака фазных ЭДС,

На фиг.1 представлена блок-схема вентильного электродвигател ; на фиг.2 - схема вспомогательного логического блока; на фиг.З - схема датчика знака ЭДС вращени ; на фиг.4 и 5 - временные диаграммы сигналов.

Вентильный электропривод содержит электрическую машину 1 с посто нными магнитами на роторе и обмоткой статора с выведенной средней точкой, три секции которой подключены к выхо дам реверсивного инвертора 2, управл ющие входы которого подключены к в ходам У|, у, у,, Z,, Zg, Zj основного логического блока 3, первый 4, второй 5 и третий 6 вспомогательные

хода основного логического блока; к - сигнал знака ЭДС вращени отключенной секции, поступающий на второй вход данного вспомогательного логического блока; z. - сигнал подключени i-й секции к минусу И 9 поступающий на третий вход данного вспомогательного логического блока с соответствующего выхода основного логического блока. Блоки 4-6 обеспечивают восстановление информации о знаках разных напр жений всех трех cekций обмотки статора ЭМ 1, использующей при этом только один датчик знака ЭДС вращени . Сигналы X; блоков 4-6 поступают на входы блока 3, управл ющего работой ключей РИ 2. В результате в ЭМ осуществл етс реверсивна 120-градусна коммутаци секций. 5 ил.

5

fO

0

логические блоки, датчик 7 знака ЭДС вращени и резистивный делитель 8, включенный параллельно инвертору 2 между полюсами источника 9 питани . Первый вход датчика 7 подключен к средней точке 10 статорной обмотки машины 1, а второй его вход - к средней точке делител 8. Первый 11, второй 12 и третий 13 вьпсоды основного логического блока 3 подключены к первым входам 4-6 вспомогательных логических блоков, вторые входы которых соединены с выходом датчика 7 знака ЭДС, четвертьй 14, п тый 15 и шестой ;16 выходы основного логического блока 3 подключены соответственно к третьим входам вспомогательных логических блоков 4-6. Выходы вспомогательных логических блоков 4-6 подключены соответственно к первому 17, второму 18 и третьему 19 входам основного логического блока 3.

Каждый из вспомогательных логических блоков 4-6 содержит (фиг.2) элемент ИЛИ 20 и элемент И 21, выход элемента 20 подключён к первому входу 22 элемента И 21, а первый 23 и второй 24 входы элемента РШИ 20 и второй инверсный вход 25 элемента И 21 вл ютс : соответственно первым,

вторым и третьим входами данного вспомогательного логического блока, выходом которого служит выход элемента И 21 .

Датчик 7 знака ЭДС вращени содержит чувствительный компаратор 26 напр жени , формирователь 27 коротких импульсов, счетчик 28 импульсов опорной частоты, RS-триггер 29 и одноразр дный мультиплексор 30, выход компаратора 26 подключен к первому вхрду 31 мультиплексора 30 и входу формировател 27 импульсов, выход которого соединен с входами выставки Б начальное положение счетчика 28 и триггера 29, выход счетчика 28 соединен с вторым входом 32 мультиплексора 30 и входом предустановки триггера 29, выход которого подключен к входу управлени мультиплексора 30, при этом входы компаратора 26 вл ютс входами датчика знака ЭДС, а его выходом служит выход мультиплексора 30.

Основной логический блок обеспечивает на каждом такте коммутации отключение одной из секций машины 1 и подключение двух других к плюсу и минусу источника 9 питани путем реализации логических функций у

X.

г

Z, X,,

г

Xjj Xj;

Z -7 - X rt

X z

, 1

X,. X,

и z

- 2, 3 A,j. Л,

соответств

-Xгде у, - у,

но выходы 11 - 13 и 14 - 16; соответственно входы 17 - 19 логического блока 3.

Напр жени отключенной на данно такте секций (U ), подключенной к плюсу (и), и секции, подключенной к минусу (и ), источника 9 равны соответственно

-.0 о

и е ;

и и - и„;

и -и.

о

о е е

и ЭДС вращени отключенной на данном такте секции; 50 напр жение источника питани ;

потенциал средней точки 10. статорной обмотки машины 1 .относительно минуса источ- 55 ника 9 питани .

Поскольку при синусоидальности ЭДС врап;ени алгебраическа сумма фазных

fO

f5

20

25

1544

напр жений равна нулю, потенциал средней точки 10 на всех тактах коммутации равен

Uo и/2 + е°/2.

При равенстве плеч в делителе 8 потенциал его средней точки равен и/2. В результате между входами датчика 7 знака ЭДС всегда действует сигнал ЭДС вращени отключенной на текущем такте секции е /2, а на его выходе формируетс логический сигнал Е° О, если е° О, и Е 1, если е° -Ю.

На фиг.4 представлены временные диаграммы,иллюстрирующие работу рассмотренного узла вентильного электропривода , где обозначены 33-35 - фазные напр жени секций машины 1; 36 - диаграмма ЭДС вращени отключенной секции; 37 - сигнал Е° на выходе датчика 7 знака ЭДС вращени , поступающий далее на входы вспомогательных логических блоков 4-6, которые при выбранной структуре и подключении (фиг.1 и 2) имеют переклю- |чательную функцию

30

Х- (Y; + Е

,

5

0

5

0

5

где i 1, 2, 3 - условньп номер; Х - сигнал на его выходе;

Y- - сигнал подключени i-й секции к плюсу источника 9, поступающий на первый вход данного вспомогательного логического блока с соответствующего выхода основного логического блока; Е - сигнал знака ЭДС

вращени отключенной секции, поступающий на второй вход данного вспомогательного логического блока с выхода датчика знака ЭДС;

Z. - сигнал подключени i-й секции к минусу источника 9,поступающий на третий вход данного вспомогательного логи51

ческого блока с соответствующего выхода основного логического блока.

Характер подключени каждой секции определ ют ее сигналы подключени Y. и Z. , формируемые в основном логическом блоке 3 и управл ющие работой инвертора 2, Комбинаци сигналов Y. Z 1 автоматически исключаетс алгоритмом работы основного логического блока 3.

Приведем соответствие между возможными комбинаци ми сигналов подключени Y;, Z; и знаками фазного напр жени i-й секции и значени ми сигнала на выходе i-ro вспомогательного логического блока, определ емыми согласно его переключательной

функции

1.

о,

О,

Z; О, U; и ПиХ; 1; Z; 1 , и. ОиХ, 0; - Z ; О, и. е, X. Е°

5

Легко видеть, что значение сигнала Х| на выходе вспомогательного логического блока и знак фазного напр жени и наход тс во взаимно однозначном соответствии.

В совокупности вспомогательные логические блоки 4-6 обеспечивают восстановление информации о знаках фазньпс напр жений всех трех секций машины 1, использу дл этого только один датчик 7 знака ЭДС вращени . Далее сигналы X,, Х и Xj поступают на первый 17, второй 18 и третий 19 входы основного логического блока 3 и в электрической машине осуществл етс реверсивна 120-градусна коммутаци секций.

Работу рассмотренных устройств иллюстрирует временна диаграмма сигналов, представленна на фиг.5, где обозначены: 38 - сигнал Е° на выходе датчика 7 знака ЭДС вращени ; 39-41 - сигналы X, - Х на выходах вспомогательных логических блоков

yt 4 - 6; 42 - 44 - сигналы на выходах 11-13 основного логического блоки 3; 4S - 47 - сигналы Z( Z на его выходах 14 - 16.

Данный вентильный электродвига- тель не имеет собственного-пусково

го момента, так как при неподвижном роторе отсутствует ЭДС вращени секций . Дл его обеспечени датчик 7 |3нака ЭДС снабжен специальной схемой

«пуска (фиг.З), провоцирующей началь- переключени обмотки машины 1. При неподвижном роторе сигнал е° О и на выходе компаратора 26 напр жени имеет место устойчивый нулевой сигнал. Импульсы на выходе формировател 27 отсутствуют и счетчик импульсов опорной частоты (генератор ее не показан), периодически переполн сь , формирует на своем выходе последовательность импульсов скважности ,равной 2, которые, поступа на вход предустановки триггера 29, устанавливают его в единичное состо ние . На фоне единичного сигнала на управл ющем входе мультиплексора 30 импульсы счетчика 28 проход т на выход датчика знака ЭДС вращени (выход мультиплексора 30), имитиру сигнал Е . Под действием этого сиг- нала в полном соответствии с после- довательност-ью импульсов, представленной на фиг.З, осуществл етс направленное переключение секций ма- щины 1. Если частота -импульсов счетчика 28 выбрана близкой частоте приемистости данного электродвигател (что всегда можно подобрать экспериментально ) , то ротор начнет вращатьс в синхронном режиме. При этом формируетс знакопеременный сигнал е° и на выходе компаратора 26 формируютс импульсы Е° , Формирователь 27 импульсов формирует по фронтам сигнала Е короткие импульсы, которые поступают на входы выставки в начальное положение счетчика 28 и триггера 29, устанавлива их в нулевое состо ние . На фоне нулевого сигнала на входе управлени мультиплексора 30

на выход датчика знака ЭДС проход т действительные сигналы Е° с выхода компаратора 26 и вентильный электродвигатель переходит в описанный ранее режим самокоммутации. При остановке

ротора режим пуска возобновл етс .

Благодар введенным вспомогатель - ным логическим блокам и используемому съему сигнала ЭДС вращени достиг- нуто уменьшение числа зан тых в схеме датчиков знака ЭДС от трех до одного при полной идентичности прочих характеристик вентильного электропривода . При этом введенные дополни712921

тельно вспомогательные блоки, содер- . жащие один элемент И и один элемент ИЛИ, несравнимо проще устран емых датчиков. В целом достигнуто упрощение схемы вентильного электродвигате- 5 л и соответствующее этому упрощению повышение надежности.

Claims

Формула изобретени

Вентильный электропривод, содержащий электрическую машину с посто нными магнитами на роторе и обмоткой статора с выведенной средней точкой, три секции которой подключены к выходам реверсивного инвертора, а вывод средней точки соединен с первым входом датчика знака фазной ЭДС вращени , основной логический блок, реализующий логические функции

: У г У .

X.

X 1 Х ,

X, X ,,

при этом выходы у У-), 2, - z логического блока соединены с управл ющими входами реверсивного инвер- тора, отличающийс тем, что, с целью повьщ1ени надежности за счет минимизации числа датчиков знака фазных ЭДС, введены резистивный делитель напр жени , три вспомогательных логических блока, каждый из которых составлен из элемента ИЛИ и элемента И, причем выход элемента ИЛИ подключен к первому входу элемента И, а первый и второй входы элемента ИЛИ и второй инверсный вход элемента И вл ютс соответственно первым, вторым и третьим вхо2921

. - 5

to

. 5

20

25

30

35

40

5.8

дами вспомогательного логического блока, выходом которого вл етс выход элемента И, а датчик знака фазной ЭДС вращени составлен из компаратора, одноразр дного мультиплексора и схемы пуска, включающей формирователь коротких импульсов , счетчик импульсов опорной частоты и RS-триггер, при этом выход компаратора подключен к первому входу мультиплексора и входу формировател коротких импульсов, выход которого соединен с входом выставки в начальное положение счетчика импульсов и входом RS-тригге- ра, выход счетчика соединен с вторым входом мультиплексора и входом предустановки RS-триггера, первый и второй входы сравнени компаратора образуют соответствующие входы датчика знака фазной ЭДС вращени , выходом которого вл етс выход мультиплексора, упом нутый резистивный делитель напр жени включен параллельно входам питани инвертора, второй вход датчика знака фазной ЭДС вращени подключен к средней точке резистивного делител , первые входы первого, второго и третьего вспомогательных логических блоков соединены с выходами у, tV, у основного логического блока, вторые входы вспомогательных логических блоков соединены с выходом датчика знака фазной ЭДС, а их третьи входы подключены соответственно к Z,, Zj, z выходам основного логического блока, выходы вспомогательных логических блоков подключены к входам X,, Xj, Хэ основного логического блока.

Фиг. 2

j;

J2

27

2Q

Фие.З

Й{/г.4.

38 33

0

4/

2

3

44

4/

ffS

47

f/S.S