SU1319223A1 - Вентильный электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов подач металлорежущих станков с числовьм программным управлением,в промышленных роботах. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи . Указанна  цель достигаетс  тем, что в вентильный электропривод введены два двух- входовых элемента И 16 и 17, второй компаратор 9 снабжен неинвертирующим выходом и выполнен в виде операционного усилител  19, логического элемента НЕ и двух резисторов 20, 21, Введение указанных элементов И 16 и 17 и включени  переключател  15 пол рности в цепь обратной св зи по току обеспечивает отсчет выдержки времени независимо от наличи  тока в звене посто нного тока. Благодар  этому удаетс  исключить или минимизировать бестоковую паузу при смене знака момента электродвигател . Кроме того, упрощаетс  эксплуатаци  электропривода , т.к. на выходе переключател  15 действует сигнал, учитывающий не только величину, но и знак момента. Это позвол ет легко определить режим работы электропривода. 1 ил. (Л 00 ;о to to 00 П г /7

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к вентильному электроприводу, и может быть исполь- зовано в автоматизированных электроприводах с высоким быстродействием, например в приводах стаканов с частотно-программным управлением (ЧПУ),

Цель изобретени  - повышение качества регулировани  путем повышени  быстродействи .

На чертеже представлена функциональна  схема вентильного электропривода .

Вентильный электропривод содержит синхронньй электродвигатель 1,  корна  обмотка которого подключена к выходу преобразовател  2 частоты, силовой вход которого через-датчик 3 тока подключен к источнику 4 -посто нного тока, а вход управлени  подключен к выходу логического блока 5 управлени , один вход которого соединен с выходом датчика 6 положени  роторз, а к первому входу подключен регул тор 7 тока, вход которого соединен с выходом второго блока 8 сравнени , второй вход которого соединен с первым входом второго компаратора 9, а первый вход блока 8 сравнени  св зан с выходом регул тора 10 частоты вращени , к выходу которого подключен вход первого компаратора 11, последовательно соединенного с узлом 12 выдержки времени, а к входу регул тора 10 частоты вращени  подключен выход первого блока 13 сравнени , к первому входу которого подключен за- датчик частоты вращени , а к второму, входу - выход датчика 14 частоты вращени . Электропривод содержит также переключатель 15 пол рности, два логических элемента И 16 и 17, первые входы которых подключены соответственно к выходам узла вьщержки времени , вторые входы соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами второго компаратора 9 а выходы соединены соответственно с третьим и четвертьм входами блока 5

управлени , причем силовой вход пере- 50 цательный, например, из-за уменьшени 

ключател  15 пол рности подключен к выходу датчика 3 тока, а его управл ющий вход - к неинвертирующему выходу компаратора 9.

Второй компаратор 9 содержит двух- 55 выходах узла 12 вьздержки времени по- входовый операционный усилитель 18,  вл ютс  нулевые логические сигналы, выход которого образует соответствен- При этом на выходе логического эле- но неинвертирующий выход и подключен мента И 16 устанавливаетс  нулевой

к входу логического элемента НЕ 19, выход которого  вл етс  инвертирующим выходом компаратора 9, два входа которого образуют резисторы 20 и 21, одними выводами соединенные с входом операционного усилител  18.

Вентильньй электропривод работает следующим образом.

Предположим, что в начальньш мо- мент времени на выходе регул тора 10 - частоты вращени  по разности сигнала задани  частоты вращени  и сигнала обратной св зи по частоте вращени , снимаемого с выхода датчика 14 частоты вращени  вала электродвигател  1, на выходе первого компаратора 11 - положительньш сигнал, на первом выходе узла 12 вьщержки времени - единичный логический сигнал, а на втором его выходе - нулевой, на неинвертирующем выходе второго компаратора 9 действует положительный, т.е. единичный логический сигнал, а на инвертирующем его выходе - нулевой логический сигнал. При этом на выходе логического элемента И 16 присутствует единичный логический сигнал, а на выходе логического элемента И 17 - нулевой логический сигнал. Регул тор 7 тока по разности поступающих на входы второго блока 8 сравнени  выходного сигнала регул тора 10 частоты вращени ,  вл ющегос  сигналом задани  тока, и сигнала обратной св зи по току, снимаемого с датчика 3 тока через переключатель 15 пол рности , формирует сигнал управлени  блоком 5 управлени , который в функции этого сигнала, а также выходных сигналов датчика 6 положени  ротора и логических элементов И 16 и 17 обеспечивает управление ключами преобразовател  2 частоты, при котором синхронный электродвигатель 1 разви- вает момент, направление которого условно примем за положительное. Пусть в некоторьш момент времени сигнал на выходе регул тора 10 частоты вращени  мен ет свой знак на отри

сигнала задани  частоты вращени . Тогда в этот же момент времени на выходе первого компаратора -11 по вл етс  отрицательный сигнал, на обоих

логический сигнал, а на выходе логического элемента И 17 этот сигнал сохран етс . Тогда блок 5 управлени  закрывает все ключи преобразовател  2 частоты. Ток в звене посто нного тока начинает спадать, замыка сь через обратные диоды, шунтирующие ключи преобразовател  2 частоты, а следовательно , начинают опадать выходные сигналы датчика 3 тока и переключател  15 пол рности. Поскольку величина сопротивлени  резистора 20 выбираетс  много меньше, чем величина резистора 21, то положительный сигнал на выходе переключател  15 пол р- f5 второго компаратора -9 происходит в

ности удерживает сигналы на выходах второго компаратора 9 в первоначальном состо нии. Сразу же после переключени  первого компаратора 11 узел 12 вьщержки времени начинает отсчет времени, необходимого дл  восстановлени  запирающих свойств ключей преобразовател  2 частоты. После отсчета этой выдержки времени на втором выходе узла 12 вьщержки времени по вл етс  единичный логический сигнал, Предположим, что за врем  отсчета выдержки времени узла 12 выдержки времени ток в звене посто нного тока не успевает спасть до нул . В этом случае по вление единичного сигнала на втором входе узла ,12 выдержки времени не приводит к по влению единичного сигнала на выходе логического элемента

20

25

30

то врем , когда на обоих выходах узла 12 вьщержки времени присутствуют нулевые логические сигналы.

При этом на выходах логических элементов И 16 и 17 также присутствуют нулевые логические сигналы. Только после завершени  отсчета выдержки времени узлом 12 выдержки времени на одном из его выходов в зависимости от сигнала на выходе первого компаратора 11 устанавливаетс  единичный сигнал. Поскольку при нулевом токе второй компаратор 9 также устанавли- ваетс  по выходному сигналу первого компаратора 9, то на входах одного из логических элементов И 16 и 17 совпадают две единицы и на его выходе по вл етс  сигнал логической единицы , а на входах другого совпадают

.. ....Г°... нулевые логические сигналы, и на

его выходе также остаетс  нулевой логический сигнал. Далее схема работает так же, как и в первом случае. Очевидно, что в этом случае величи- 40 на бестоковой паузы будет минимальна и равна разности времени, необходимого дл  восстановлени  запирающих

тупает нулевой логический сигнал со второго выхода второго компаратора 9. После спада тока практически до нул  компаратор 9 переключаетс , на его

первом входе устанавливаетс  отрицательный , т.е. нулевой логический сигнал , а на втором - единичный. На выходе логического элемента И 17 устанавливаетс  единичный логический сигнал. При этом блок 5 управлени  осуществл ет управление ключами преобразовател  2 частоты, при котором ток оп ть начинает увеличиватьс , но синхронный электродвигатель 1 уже

45

свойств ключей преобразовател  2 частоты и времени спада тока. I

Таким ооразом, за счет введени  логических элементов И 16 и 17 включени  переключател  15 пол рности в цепь обратной св зи по току и подразвивает момент, направление которо-5о ключени  первого входа второго компаго отрицательно, т.е. противоположно первоначальному моменту. Сигнал на выходе датчика 3 тока остаетс  положительным, однако вследствие переключени  второго компаратора 9 в новое состо ние на выходе переключател  15 пол рности мен етс  знак на отрицательный. Таким образом осуществл етс  согласование реверсив-.

ратора 9 к выходу первого компаратора 11 по вл етс  возможность отсчета вьщержки времени независимо от наличи  тока в звене посто нного тока. 55 Благодар  этому удаетс  исключить, а в тех режимах, .где это невозможно, минимизировать бестоковуто паузу при смене знака момента электродвигател , что повьшает качество регулиро 92234

ного выходного сигнала регул тора 10 частоты вращени  нереверсивного выходного сигнала датчика 3 тока.

В. рассмотренном случае врем  спада тока больше времени, необходимого дл  восстановлени  запирающих свойств ключей преобразовател  2 частоты, поэтому переход от одного направлени  момента двигател  к другому происхо- 10 дит без бестоковой паузы. Если же

ток мал и врем  его спада меньше времени , необходимого дл  восстановлени  запирающих свойств ключей преобразовател  2 частоты, то переключение

то врем , когда на обоих выходах узла 12 вьщержки времени присутствуют нулевые логические сигналы.

При этом на выходах логических элементов И 16 и 17 также присутствуют нулевые логические сигналы. Только после завершени  отсчета выдержки времени узлом 12 выдержки времени на одном из его выходов в зависимости от сигнала на выходе первого компаратора 11 устанавливаетс  единичный сигнал. Поскольку при нулевом токе второй компаратор 9 также устанавли- ваетс  по выходному сигналу первого компаратора 9, то на входах одного из логических элементов И 16 и 17 совпадают две единицы и на его выходе по вл етс  сигнал логической еди

свойств ключей преобразовател  2 частоты и времени спада тока. I

Таким ооразом, за счет введени  логических элементов И 16 и 17 включени  переключател  15 пол рности в цепь обратной св зи по току и подратора 9 к выходу первого компаратора 11 по вл етс  возможность отсчета вьщержки времени независимо от наличи  тока в звене посто нного тока. Благодар  этому удаетс  исключить, а в тех режимах, .где это невозможно, минимизировать бестоковуто паузу при смене знака момента электродвигател , что повьшает качество регулировани  путем повьшени  быстродействи  электропривода. Кроме того, упрощаетс  эксплуатаци  электропривода, так . как на выходе переключател  пол рности ействует сигнал, не только пропорциональный величине момента двигател , так как он пропорционален его току, но и соответствующий этому моменту по знаку, что позвол ет легко определить ,редки работы электропривода. ,

Формула -изобретени 

fO паратор снабжен неинвертирующим выходом и выполнен в виде операционнрго усилител  и логического элемента НЕ, последовательно соединенных между собой, и двух резисторов, установленных на входе компаратора, одни выводы которых объединены и подключены ко входу операционного усилител , другие выводы резисторов образуют входы компаратора, неинвертирующий

J5

Вентильный электропривод, содержащий синхройньш двигатель,  корна  обмотка которого подключена к выходу преобразовател  частоты, силовой вход которого через датчик -тока св зан с выходом источника посто нного тока, а управл ющий вход преобразова-20 выход которого образован выходом опе- тел  частоты соединен с выходом ло- рационного усилител , а инвертирую- гического блока управлени  с четырьм  щий выход - выходам элемента НЕ,

входами, последовательно соединенные первый блок сравнени  и регул тор частоты вращени , последовательно единенные второй блок сравнени  и регул тор тока, выход которого соединен с одним из входов логическот о блока управлени , другой вход которого подключен к датчику положени  ро тора, датчик частоты вращени  ротора , соединенньй с одним из входов первого блока сравлени , другой вход которого  вл етс  входом задани  частоты вращени , переключатель пол рности с управл ющими силовым входами,.

со

ВЬКОД которого подключен к одному ИЗ

входов второго блока сравнени , посРедактор А, Сабо Заказ 2526/53

Составитель А. Головченко

Техред В.Кадар Корректор л. Пилипенко

Тираж 660

Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  иаб,, д. 4/5

Проиэводст енно-ггалиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

ледовательно соединенный первый ком- паратор и узел выдержки времени, вход- первого компаратора соединен с выходом регул тора частоты вращени  второй компаратор с двум  входами и инвертирующим выходом, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повьшени  быстродействи , введены два двухвходовых элемента И, второй компаратор снабжен неинвертирующим выходом и выполнен в виде операционнрго усилител  и логического элемента НЕ, последовательно соединенных между собой, и двух резисторов, установленных на входе компаратора, одни выводы которых объединены и подключены ко входу операционного усилител , другие выводы резисторов образуют входы компаратора, неинвертирующий

выход которого образован выходом опе- рационного усилител , а инвертирую- щий выход - выходам элемента НЕ,

30

один вход второго компаратора соединен с выходом первого компаратора,

25 другой вход второго компаратора - с

выходом переключател  пол рности, силовой вход которого подключен к выходу датчика тока,.а управл ющий вход - к первому входу одного элемента И и неинвертирующему выходу второго компаратора , инвертирующим выходом соединенного с первым входом другого элемента И, вторые выходы указанных элементов И /юдключены к выходам 35 узла выдержки времени, а их выходы - к третьему и четвертому входам логического блока управлени  соответственно .

Подписное

Claims (2)

1. Вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель, якорная 15 обмотка которого подключена к выходу преобразователя частоты, силовой вход которого через датчик тока связан с выходом источника постоянного тока, а управляющий вход преобразова-20 теля частоты соединен с выходом логического блока управления с четырьмя входами, последовательно соединенные первый блок сравнения и регулятор частоты вращения, последовательно со-25 единенные второй блок сравнения и регулятор тока, выход которого соединен с одним из входов логического блока управления, другой вход которого подключен к датчику положения ро- 30 тора, датчик частоты вращения ротора, соединенный с одним из входов первого блока сравления, другой вход которого является входом задания частоты вращения, переключатель полярности с управляющими силовым входами,. выход которого подключен к одному ИЗ' входов второго блока сравнения, гюс
2. 3 6 ледовательно соединенный первый компаратор и узел выдержки времени, вход· первого компаратора соединен с выходом регулятора частоты вращения* второй компаратор с двумя входами и инвертирующим выходом, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены два двухвходовых элемента И, второй компаратор снабжен неинвертирующим выходом и выполнен в виде операционнрго усилителя и логического элемента НЕ, последовательно соединенных между собой, и двух резисторов, установленных на входе компаратора, одни выводы которых объединены и подключены ко входу операционного усилителя, другие выводы резисторов образуют входы компаратора, неинвертирующий выход которого образован выходом операционного усилителя, а инвертирующий выход - выходом элемента НЕ, один вход второго компаратора соединен с выходом первого компаратора, другой вход второго компаратора - с выходом переключателя полярности, силовой’ вход которого подключен к выходу датчика тока,.а управляющий вход к первому входу одного элемента И и неинвертирующему выходу второго компаратора, инвертирующим выходом соединенного с первым входом другого элемента И, вторые выходы указанных элементов И .подключены к выходам узла выдержки времени, а их выходы к третьему и четвертому входам логического блока управления соответственно.