SU1384170A1 - Электропривод посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может найти применение в системах регулировани  станков,- робо-- тов. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и качества регулировани . Электропривод содержит электродвигатель 1, : подключенньш к источнику питани  2. Выход элемента сравнени  14 через логические 19, 20, уз.лы гальванической разв зки 21,23,25,27 и блоки управлени  22, 24,26,28, соединен с силовыми ключами 4, 5, 6, 7. Коэффициент использовани  силового источника питани  повышаетс  за счет переменной частоты коммутации, максимальное значение которой ограничиваетс . 5 ил. с €

Description

Изобретение относитс  к электротехнике- , а именно к импульсному регулированию частоты вращени  электродвигател  посто нного тока, и может найти применение в системах автоматизированного электропривода быстродействующих станков, прессов с ЧПУ, роботов.

Целью изобретени   вл етс  повьше- ние надежности и качества регулиро- ванц .

На фиг. 1 приведена блок-схема электропривода; на фиг.2 - схема логического узла; на фиг.З - схема узла ограничени  минимальной длительности импульсов; на фиг.4,5 - диаграммы , по сн ющие работу электропривода .

Электропривод посто нного тока содержит электродвигатель 1 (фиг.1), подключенный к источнику питани  2 через четырехключевой мостовой реверсор 3,.состо щий из силовых ключей 4-7 и диодов обратного моста , последовательно соединенные датчик скорости, выполненный в виде тахо- генератора 12, регул тор скорости 13 и элемент сравнени  14, второй вход . которого соединен с выходом дп1чм- ка тока 15 электродвигател  1, а BI: ход - с входами первого дете)-;г( - нул  16, первого 17 и второго 6 м ;v параторов уровн , первый логически узел 19, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора уровн  17, а первый вход - к пр мому

IWKi.

&0 00

«ю-о. М

.

.„.,к.

3 1384170

выходу детектора нул  16 и к третьему входу второго логического Iузла 20, второй вход которого подключен к выходу второго компаратора уровн  18, а первый вход - к инверсному выходу детектора нул  16 и третьему входу первого логического узла 19,, пр мой выход которого подключен через пер- Bbte узел гальванической разв зки 21 д и блок управлени  22 к входу силового ключа 4, а инверсный выход - через ,вторые узел гальванической разв зки 23 и блок управлени  124 к входу силового ключа 5, третий узел 25 гальва- 15 нической разв зки, выход которого подключен через третий блок управле - .НИН 26 к входу силового ключа 6,, а вход - к пр мому выходу второго логического узла 20. инверсный выход ко- 20 торого подключен через четвертый узел гальванической разв зки 27 и блок управлени  28 к входу силового ключа 7, второй детектор нул  29, вход которого подключен к выходу ре- 25 гул тора скорости 13, а пр мой выход - через первый элемент задержки 30 к вторым входам второго 23 и третьего 25 узлов гальванической разв зки , второй элемент задержки 31, 30 вход которого подключен к инверсному выходу второго детектора .нул  29. а выход - к вторым входам первого 21 и четвертого 27 узлов гальванической разв зки...г

Кроме того, электропривод содержит блоки управлени i22, 24, 26, 28, каждый из которых вкхиочает последова- вательно соединенные узел ограничени  минимальной длительности импульсов Q 32. формирователь двухпол рных им- п льсов 33 и узел защиты 34, выход которого подключен к выходной клемме соответствующего блока управлени  22, 24, 26, 28, входна  клемма которого .с подключена в входу узла 32 ограничени  минимальной длительности.

Логические узлы 19, 20 (фиг.2), каждый из которых содержит последовательно соединенные, элемент, задержки 35 и элемент И 36, выход которого подключен к входу R-триггера 37, пр мой и инверсный выходы которого подключены к одноименным выходным клеммам соответствующего логического узла 19,20, перва , втора  и треть  входные клеммы которого подключены соответственно к входу S-триггера 37,

д 5 0 5 0 . г

Q с

0

5

свободному входу элемента И 36 и входу элемента задержки 35.

Узел 32 ограничени  минимальной длительности импульсов (фиг, 3) содержит S-R-триггер 38, пр мой выход которого через последовательно соединенные первые элемент задержки 39 и элемент И-НЕ 40 подключен к входу R, а инверсный выход подключен к выходной клемме узла ограничени  минимальной длительности импульсов 32 и через последовательно соединенные вторые элемент задержки 41 и элемент И-НЕ 42 - к входу S, -свободный вход элемента И-НЕ 42.подключен к входной клемме узла ограничени  минимальной длительности 32 и через инвертор 43- к свободному входу элемента И-НЕ 40.

Электропривод посто нного тока работает следующем образом,

В двигательном режиме сигнахг задани  скорости Ug поступает на вход регул тора скорости 13, на другой вход которого поступает сигнал дательной обратной св зи по скорости с тахогенератора 12.. Выходной сигнал изд регул тора скорости 13 поступает на вход детектора нул  29 и через элемент сравнени  14 - на входы детектора нул  16 и компараторов уров- н.  17 и t8. Детектор нул  29 задает направление тока двигател  в зависимости от знака напр жени  .Uj-f- регул тора скорости 13,. а- детектор нул  16 и компараторы 17 и 18 определ ют режимы работы мостового реверсора 3 в зависимости от разности сигналов задани  тока Uj у и .датчика тока 15 ид..т. , величина которого пропорциональна истинному значению тока двигател  1. Пороги срабатывани  +. U компараторов уровн  17 и 18 определ ют максимальное значение пульсаций Д 1макс двигател  1. Например, , тогда на пр мом выходе детектора 29 нул  и элемента задержки 30 устанавливаютс  логические нули, в результате чего блокируетс  прохождение управл ющих сигналов через узлы 23 и 25 гальванической разв зки и блоки управлени  силовыми ключами 5 и 6. На инверсном выходе детектора нул  29 устанавливаетс  логическа  единица, котора  через выдержку времени Т по вл етс  на выходе элемента задержки 31.

Таким образом, в зависимости от знака напр жени  Uj.r, детектор -ну513

;Л  29 блокирует прохождение управл ю щих импульсов к силовым ключам 5, 6 (4, 7) одного направлени  и разреша- ет их прохождение к Силовым ключам 4 7 (5,6) другого направлени . На пр мом выходе детектора нул  16.устанавливаетс  логический нуль, который поступает на первый вход первого 19 и третий вход второго 20 логи- ческих узлов.-На выходе компаратора уровн  17 устанавливаетс  единица. Состо ние логического узла 19 (20) (фиг. 2) определ етс  логическими нул ми на его входах, причем первый вход  вл етс  установочным,- второй - предустановочным, а третий - пред- установочным с выдержкой времени f.. Нуль на первом входе логического узла 19 определ ет состо ние его S-R- триггера 37 (фиг. 2), на пр мом выходе - логическа  единица. Если изд| (ди| , то на выходе компаратора уровн  18 (фиг. 1) по вл етс  нуль, который поступает на второй вход логи- ческого узла 20 и через его элемент И 36 (фиг. 2) - на вход К- риггера 37 перевод  его в состо ние с единицей на инверсном выходе. Таким образом, по вл ютс  логические единицы на пр мом выходе первого 19 и инверсном выходе второго 20 узлов гальванической разв зки. По вление единиц на первых входах узлов гальванической разв зки 21 и 27 при наличии разрешающих единиц на вторых входах приводит к по влению единиц на их выходах и управл ющих сигналов, на выходах блоков управлени  22 и 28. Силовые ключи 4 и 7 включаютс . Образуетс  цепь тока электродвигател  1 : источник питани  2 - силовой ключ 4 - электродвигатель 1 - силовой ключ 7 - .источник питани  2. Ток электродвигател  1 и пропорциональное ему напр - жение , датчика тока 15 начинают возрастать. Так как датчик.тока 15 осуществл ет отрицательную обратную св зь по току, то модуль сигнала на выходе элемента сравнени  14 начинает уменьшатьс  и ори достижении значени  порога срабатывани  переводит компаратор уровн  18.в состо ние с единицей на выходе. Состо ние логического узла 20 не измен етс  и ток двигател  возрастает до тех пор пока UA.T, не станет равным . . Детектор нул  16 переходит в состо ние с единицей на пр мом выходе и нулем на ин

5 0 5 О Q Q е

5

70 . 6

версном выходе. Состо ние логического узла 19 не измен етс . По вление нул  на входе S-триггера 37 (фиг.2) логического узла 20 измен ет его состо ние . По вл етс  нуль на инверсном выходе логического узла 20 (фиг.1) и выходе узла гальванической разв з- ки 27, что приводит к сн тию управл ющего сигнала с выхода блока управлени  28. Силовой ключ 7 выключаетс .- ЭДС электродвигател  1 направлена встречно току, поэтому он начинает спадать по цепи: .электродвигатель 1- диод.Ю - силовой ключ 4 - электродвигатель 1. Детектор нул  16 возвра-, щаетс  в состо ние с нулем на пр мом выходе, что продтверждает состо ние логического узла 19. Нуль с пр мого выхода детектора нул .16 поступает на третий вход логического узла 20, начинаетс  отсчет времени Ci эле- ментом задержки 35 (фиг.2) логичес- -кого узла 20,. по окончании которого на выходах элемента задержки 35 и элемента И Зб по вл етс  нуль, который переводит триггер 37 в состо шш с единицей на инверсном вькоде. На первом входе узла гальванической разв зки 27 по вл етс  единица, а на выходе блока управлени  28 - управл ющий сигнал, включающ й силовой ютюч 7. Образуетс  цепь тока электродвигател  1; источник питани  2. - силовой ключ 4 г электродвигатель 1 - силовой 1ШЮЧ 7 - источник питаш   2. Ток электродвигател  1 и Ид.т. возрастают. В момент времени, когда напр жение на выходе элемента сравнени  14 станет равным нулю,. детектор нул  16 снова измен ет состо Hiie, на его инверсном выходе по вл етс  нуль, который измен ет состо ние логического узла 20. На первом входе и выходе узла гальванической разв зки 27 по в- л етс  нуль, что приводит к сн тию управл ющего сигнала со входа силового ключа 7 и его выключению. Ток электродвигател  i спадает по цепи: электродвигатель 1 - диод 10 - сило- вой ключ 4 - электродвигатель 1. Детектор нул  16. возвращаетс  в состо ние с нулем на пр мом выходе. Начинаетс  отсчет времени элементом задержки 35 (фиг. 2), логического узла 20, по окончании которого на ин- версном выходе логического узла 20 по вл етс  логическа  единица, что приводит к включеншо силового ключа

7. Процесс коммутации повтор етс .. Таким образом, коммутаци  тока электродвигател  1 осуществл етс  си- ловым ключом 7 при включенном силовом ключе 4. Команду на выключение силового ключа 7 -подает детектор нул  16 без задержки при достижении током электродвигател  1 заданного зна- чени . Команда на включение силового ключа 7, подаваема  детектором нул  16 при спаде тока, выполн етс  с выдержкой времени t. Если напр жение на выходе регул тора скорости 13 меньше порога срабатывани  компаратора уровн  18 jUjf I uU|, то коммутаци  тока электродвигател  осуществл етс  аналогично описанному при неизменном состо нии компаратора уров- н  18, начина  с момента по влени  Ua.t на выходе. регул тора скорости 13 . При подаче команды на торможение на выходе регул тора частоты вращени  13 измен етс  пол рность сигнала . (становитс  паложительной), Измен ет свое состо ние детектор нул  29, на его инверсном выходе по вл етс  нуль который проходит через элемент за- держки 31 и блокирует прохождение уп- равл ющих сигналов через узлы гальванической разв зки 21, 27 и блоки управлени  22, 28 к силовым ключам 4 и 7, которые выключаютс . На пр мом выходе детектора нул  29 по вл етс  единица, котора  по вл етс .на выходе элемента задержки 30 после выдержки времени Г. Величина Г выбираетс  из услови  гарантированного выключени  силовых ключей 4, 7 работав шей ранее диагонали. Одновременно измен ет свое состо ние детектор нул  29, детектор нул  16 и компаратор уровн  17, Нуль на втором входе логического узла 19 приводит к по влению единицы на его инверсном выходе. Нул на первом входе логического узла 20 приводит к по влению единицы на пр - мом выходе. Единицы на первых входах узлов гальванической разв зки 23 и 2 вызывают по вление управл ющих сигналов на выходах блоков управлени  24, 26 только по истечении выдержки времени -Г элемента задержки 30. Таким образом, с момента изменени  пол р- ности сигнала U л- на врем  Г оказы- ваютс  блокированными все четыре узла гальванической разв зки 21, 23, 25 и 27. После выкл очени  силовых

ключей 4 и 7 ток электродвигател  1 спадает до нул  по цепи: электродвигатель 1 - диод 10 - источник питани  2 - диод 9 - электродвигатель 1. По окончании выдержки времени выхода элемента задержки 30 поступает разрешающа  единица на вторые входы узлов гальванической разв зки 23 и 25, на их выходах по вл ютс  единицы , что приводит к по влению управл ющих сигналов на выходах блоков управлени  24 и 26. Силовые ключи 5 и 6 включаютс ; Как только ток электродвигател  1 становитс  равным нулю он измен ет направление и начинает возрастать под действием согласно направленных ЭДС .электродвигател  1 и источника питани  2 по цепи: источник питани  2 - силовой ключ 6, - элекродвигатель 1 - силовой ключ 5 - источник питани  2. Напр жение на выходе элемента сравнени  14 уменьшаетс  и при достижении порога срабатывани  компаратора уровн  17 переводит его в состо ние с единицей на выходе, не измен ющей состо ние логического узла 19. Как только ток электродвигател  1 достигнет заданного значени , напр жение ;на входе детектора нул  16 становитс  равным нулю. Детектор нул  16 измен ет состо ние, на его пр мом выходе по вл етс  нуль, который поступает на первый вход рервого 19 и третий вход второго 20 логических узлов.. Логический узел 19 измен ет состо ние, нуль на его инверсном выходе приводит к сн тию управл ющего сигнала с силового ключа 5. Одновременно начинаетс  отсчет времени { элементом 35 (фиг. 2) ло- ги ческого узла 20. С выотчением силового ключа 5 образуетс  цепь тока: электродвигатель 1 - диод 8 - силовой ключ 6 - электродвигатель 1. Так как ЭДС электродвигател  1 направлена согласно с током, ток продолжает . возрастать, но с меньшей скоростью. По окончании отсчета времени Гг. измен ет состо ние логический узел 20, на его пр мом выходе по вл етс  нуль, которьй приводит к сн тию управл ющего сигнала с силового ключа 6 и его вьключению. Ток электродвигал  1 замыкаетс  через встречно направленный источник питани  2 по цепи: электродвигатель 1 - диод 8 - источник питани  2 - диод 11 - электродвига- . тель 1. Происходит режим рекуперации

энергии электродвигател  IB источник питани  2, ток начинает спадать. В момент достижени  током электродвигател  1 заданного значени  напр же- ние на входе детектора нул  16 стано- витс  равным нулю И он переходит в состо ние с нулем на инверсном выходе . На пр мом выходе логического узла 20 по вл етс  единица, а на выходе блока управлени  26 - управл ющий сигнал. Включаетс  ключ 6,.ток электродвигател  1 начинает возрастать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нул  16 возвращаетс  в состо ние с нулем на пр мом выходе, который поступает на третий вход логического узла 20. Начинаетс  отсчет времени, по окончании которого на пр мом вы

5

Таким образом, пульсаш   тока электродвигател  1 в режимах при посто нном или медленно мен ющемс  напр жении задани  тока U определ ютс  выдержкой времени элементов задержки 35 логических узлов 19 и 20 (фиг. 2). Это характерно дл  режима токоограничени , когда коммутируетс  Q максимальный ток преобразовател , на относительно короткое врем  (до со- тен миллисекунд) и при ; ;лителы ой р:; боте в установивших peaaiMax под Jia- грузкой.

Кроме того,,элементы задержки 35 логических узлов 19 и 20 обеспечивают безлюфтовую работу электропривода при значени х выходного сигнала регул тора скорости, менылих порогов сра

ходе логического узла 20 по вл етс  20 батывани  компараторов уровн  17 нуль..Снимаетс  управл ющий сигнал и 18.

Выдержка времени Г ограничивает

с силового ключа 6, который выключаетс . Ток начинает спадать. Процесс коммутации повтор етс .

частоту коммутации силовых ключей в

этих режимах величиной f

1

7-N- 1.

с

Таким образом, коммутаци  тока осуществл етс  силовым ключом 6 при выключенном силовом ключе- 5. Команда на включение, силового ключа б, подаваема  детектором нул  16 при дости- зо женин током двигателей 1 заданного значени , выполн етс  без задержки. Команда на выключение силового ключа 6, подаваема  детектором нул  16 при превышении током двигател  1 задан35

ного значени , вьшолн  етс  с выдержкой времени о На заключительном этапе торможени , когда ЭДС электродвигател  1 мала и ток динамического

бираемой из услови  допустимых коммутационных потерь в силовых элементах. В режимах, когда скорость изменени  UJ,T; больша , ошибка между дейст- вительньм и заданным значени ми тока (напр жение на выходе элемента сравнени  14) превышает порог срабатывани  1ли1 одного из компараторов уровн  17 т,ти 18, что приводит к по вле- 35 нию логического нул  на его вькоде, Происходит безусловное включение си- :лового ключа 5(7) при включённом силовом ключе- 6(4) в режиме потреблени  энергии от источника питани  2 торможени  не возрастает, а уменьша- .

I , J 40 и безусловное выключение силового

ЧЛГЧТ1Т Т ГТГХТ Г ам ГТОО Л/ О ОТ Tjr TTltl

ключа 4 (6) при отключенном силовом ключе 7 (5) в режиме возврата энергии , даже если отсчет времени Г к этому времени не закончилс . В пер- 45 вом случае ток электродвигател  1 возрастает под действием источника питани  2 до заданного значени , а во втором случае ток спадает до заданного значени  через обратные диоды

етс , энерги  потребл етс  от источника питани  2 дл  поддержани  заданного уровн  тока. Коммутаци  тока осуществл етс  силовым ключом 5 при включенном силовом ключе 6. Процесс протекает аналогично рассмотренному в двигательном режиме. Отсчет времени -Сгосуществл ет элемент задержки 35 логического узла 19 (фиг. 2).

Если торможение осуществл етс 

„ 5П под действием встречно направленного вследствие подачи на вход электропри- эи ч .. „ источника питани  2.

вода ( и,ч„) команды на реверс, то по

/ Изменение выходного напр же1П1 

регул тора скорости 13 Uj происходит , например, по гармоническо:1у  л

окончании процесса торможени  пол рности напр жений Uj,-r. и и.. не измен ютс , поэтому не измен етс  алго- „

. 00 55 кону. Рассмотрим работу электротт;

ритм работы детекторов нул  16 и 29 - и логических узлов 19 и 20. Скорость электродвигател  1 мен ет знак, навода в таком диапазоне измеисии - его рости двигател , когда ЭДС прлк-i ;;ч-.:./ ки не сказываетс  на скорости нарас- тани  и спада тока.

чинаетс  разгон .в другую сторону.

частоту коммутации силовых ключей в

этих режимах величиной f

1

от-р

7-N- 1.

с

зо

бираемой из услови  допустимых коммутационных потерь в силовых элементах. В режимах, когда скорость изменени  UJ,T; больша , ошибка между дейст- вительньм и заданным значени ми тока (напр жение на выходе элемента сравнени  14) превышает порог срабатывани  1ли1 одного из компараторов уровн  17 т,ти 18, что приводит к по вле- 35 нию логического нул  на его вькоде, Происходит безусловное включение си- :лового ключа 5(7) при включённом силовом ключе- 6(4) в режиме потребвода в таком диапазоне измеисии - его рости двигател , когда ЭДС прлк-i ;;ч-.:./ ки не сказываетс  на скорости нарас- тани  и спада тока.

ч1384170

К моменту времени четыре ключа 4, 5, 6 и 7 выключены, так как на первых входах узлов гальванической разв зки 21, 27 имеютс  логические нули , а узлы гальванической разв зки 23, 35, имеющие единицы на первых входах, блокированы нул ми по вторым входам детектором нул  29. Ток электродвигател  1 спадает через диоды 10 Q и 9, в момент времени t мен ет знак U3,f. На инверсном выходе детектора нул  29 по вл етс  нуль, который блокирует узлы гальванической разв зки 21, 27. Единица на пр мом выходе J5 детектора нул  29 проходит через элемент задержки 30 с выдержкой времени -{ обычно равной 10-30 мкс, после чего подаетс  управл ющий сигнал на силовые ключи 5 - 6. Ток электродви- 20 гател  1 на интервале to Ц продолжает спадать через диоды обратного моста 10 и 9 и в момент времени t становитс  равным нулю, а затем мен ет знак и начинает возрастать под Деист- 25 вием источника питани  2 через силовые ключи 6 и 5. В момент времени t ток электродвигател  1 становитс  равным заданному значению, детектор

нуль. Силовой ключ 5 включаетс . Ток возрастает до момента времени tg, когда он становитс  равным заданному значению, и по команде с детектора нул  16 силовой ключ 5 выключаетс . Ток начинает спадать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нул  16 возвращаетс  в состо щее с нулем на инверсном выходе, который поступает на третий вход логического узла 19, начинает отсчет времени ь г. Скорость нарастани  UJ.T.. уменьшаетс  до нул  по мере приближени  к максималь- ному значению,- а затем измен ет знак и Ujx начинает убывать. Поэтому ошибка US.T. UA.T. сначала увеличиваетс , а затем,, не достигнув порога срабатывани  компаратора уровн  17, начинает уменьшатьс . В момент времени t., кончаетс  отсчет времени f, на инверсном выходе логического узла 19 по вл етс  единица. Включаетс  силовой ключ 5, и ток через него и сило- вой ключ 6 возрастает до заданного ; значени . В момент времени пр мом выходе детектора нул  16 по вл етс  нуль, ,что влечет за собой выключение силового ключа 5 и спад тока

нул  16 измен ет состо ние, по вл ет- ЗО диод 8 и силовой ключ 6. Начис  нуль на первом входе и инверсном выходе логического узла 19. Силовой ключ 5 выключаетс . Ток начинает спадать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нул  16 возвращаетс  в состо ние с нулем на инверсном .выходе, начинаетс  отсчет времени элементом 35 (фиг.2) логического узла 19. Однако увеличение напр жени  на выходе элемента сравнени  14 (фиг.1) за счет посто нно растущего Uj приводит в момент времени tjK опрокидыванию компаратора уровн  17 и по влению на его выходе нул . На инверсном выходе логического узла 19 по вл етс  единица , хот  отсчет/времени 1 еще не закончилс . Включаетс  силовой ключ 5, и через него и включенный силовой ключ 6 ток электродвигател  1 возрастает до заданного значени  в момент

времени . Детектор нул  1б переходит в состо ние с нулем на пр мом выходе, что приводит к по влению нул  на инверсном выходе логического узла 19 и выключению силового ключа 5, Ток спадает до момента tg, когда ошибка , UAT достигает порога срабатывани  дЦ компаратора уровн  17. на выходе которого по вл етс 

нуль. Силовой ключ 5 включаетс . Ток возрастает до момента времени tg, когда он становитс  равным заданному значению, и по команде с детектора нул  16 силовой ключ 5 выключаетс . Ток начинает спадать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нул  16 возвращаетс  в состо щее с нулем на инверсном выходе, который поступает на третий вход логического узла 19, начинает отсчет времени ь г. Скорость нарастани  UJ.T.. уменьшаетс  до нул  по мере приближени  к максималь- ному значению,- а затем измен ет знак и Ujx начинает убывать. Поэтому ошибка US.T. UA.T. сначала увеличиваетс , а затем,, не достигнув порога срабатывани  компаратора уровн  17, начинает уменьшатьс . В момент времени t., кончаетс  отсчет времени f, на инверсном выходе логического узла 19 по вл етс  единица. Включаетс  силовой ключ 5, и ток через него и сило- вой ключ 6 возрастает до заданного ; значени . В момент времени пр мом выходе детектора нул  16 по вл етс  нуль, ,что влечет за собой выключение силового ключа 5 и спад тока

О диод 8 и силовой ключ 6. Начи5

0

5

0

5

наетс  также отсчет времени элементом надержки 35 логического узла 20 (фиг. 2). Однако скорость спада больше, чем скорость спада тока, поэтому ошибка 1137- Ь д-р растет момент времени tg достигает порога срабатывани  компаратора уровн  18, который опрокидываетс , нуль по вл етс  на втором вхрде и пр мом выходе логического узла 20, хот  отсчет времени Те. еще не закончилс . Снимаетс 

управл ющий сигнал с силового ключа 6. и он выключаетс . Ток электродвигател  1 начинает протекать через диоды 8 и 11 встречно напр жению источника питани  2, формированно уменьша сь. 1 Компаратор уровн  18 возвращаетс  в . состо ние с единицей на выходе. В момент времени достигает заданного значени , на инверсном выходе детектора нул  16 по вл етс  нуль, а на пр мом выходе логического узла 20 - единица. Включаетс  силовой ключ 6. Ток электродвигател  1 замыкаетс  по цепи: электродвигатель -1 - диод 8 - силовой ключ 6-- элетродвигатель 1. Скорость спада тока уменьшаетс , ошибка на выходе элемента сравнени  14 растет и в мо- . 3П8

меит времени выходе компаратора уровн  18 и на пр мом выходе логического узла 20 по вл етс  нуль. Силовой клоч 6 выключаетс . Ток спа- дает через обратные диоды 8, 11. Ошибка Ujy - ид т-уменьшаетс , остава сь отрицательной. На вторых входах узлов гальванической разв зки 23 и 25 сохран ютс  логические единицы, а на вторых входах узлов гальванической разв зки 21 и 27 - логические нули. В момент времени происходит смена пол рности U , измен етс  состо ние детектора нул  29, при неизменном состо нии детектора нул  16 и компараторов уровн  17 и 18. Нуль с пр мого выхода детектора нул  29 проходит элемент задержки 30 и блокирует узлы гальванической разв зки 23 и 25. Разрец;а оща  единица jua вторых входах узлов гальванической разв зки 21 и 27 по вл етс  через выдержку 2, осуществл емую элементом задержки 31, Ток двигател  продолжает спадать до нул  через обратные диоды 8 и 11, а затем мен ет направление и начинает возрастать через силовые ключи 4 и 7 до момента t,j , когда он достигнет заданного значени . Процесс отработки отрицательной полуволны Uj-,. аналогичен описанному .

Таким образом, управление силовыми ключами мостового реверсора 3 осуществл етс  детектором нул  16, а также компараторами уровн  17 и 18 (фиг. 1) при больших скорост х изменени  и2т:И элементами задержки 35 (фиг. 2) логических узлов 19 и 20 при малых скорост х измерени  U или посто нных значени х UST.

В состав каждого блока управлени  22, 24, 26, 28 вход т последовательно соединенные узел ограничени  минимальной длительности импульсов 32 формирователь двухпол рных -импульсов 33 и узел защиты 34. Элементы задержки 41 и 39, вход щие в узел ограничени  минимальной длительности импульсов 32, вступают в работу только при малой длительности соответственно паузы и управл ющего импульса. Они обеспечивают увеличение длительности выкхпоченного и включенного состо ний силового ключа соответственно до fj и.. Этим обеспечиваетс  гарантированна  подготовка элементов формирователей траекторий включени  и выклю 14

чени  силового ключа к работе. Рабо- . та узла ограничени  минимальной длительности 1гмпульсов 32 (фиг.З) по сн етс  време111 мми Д)га1 рлммами, припеденными на фиг. 5, г-де:

а, б - сигналы на первом и втором выходах узла гальванической разБлзки 21;

в, г, - сигналы на входе и выходе инвертора A3 узла огрппиче- ни  , ми)имальной длштельнос- ти импульсов 32;

д, е - выходные сигналы элe iOИio , задержки 41 и 39, соответственно;

ж - выходной сигнал на инверсном выходе триггера 38; 3 - сигнал на выходе узла за- щиты 34,

Наличие управл ющего сигнала па выходе блока управлени  22 -(24, 26, 28) зависит от наличи  логической единицы на выходе узла галь.чаничес- кой разв зки 21 (23 25, 27) п от

состо ни  элементов задержки 39 и 41. Пусть на второй вход узла гальванической разв зки 21 (фиг. 1) поступает разрешающа  единица, а на первый- последовательность импульсов. К моменту времени t (фиг. 5) на выходе элемента задержки 41 присутствует единица. В момент времени t на выходе узла гальванической разв зки 21 по вл етс  единица, а на выходе элемента И-НЕ 42 нуль, который переводит S-R-триггер 38 в состо ние с нулем на инверсном выходе. На выходе элемента заде.ржки 41 по вл етс  нуль. Единица на выходе элемента задержки 39 по вл етс  через выдержку времеш 1, в момент времени t . Нуль с тш- версного выхода триггера 38 поступает также на вход формировател  двухпол р- ных импульсов 33 (фиг. 1), что приводит к по влению на его выходе- нап жени  управлени . Например, напр жение управлени , перевод щее силовой ключ в замкнутое состо ние, имеет положительную пол рность, а в разомкнутое - отрицательную пол рность . Тогда на входе элемента :з;)ди ты 34 в момент времени t по вл етс  положительный потенциал, которьи по- ступает через элемент зап1иты 34 на

вход силового ключа 4 и включает его. В момент времени tj () на выходе узла гальванической разп зки 21 по вл етс  нуль, а на выходе, инвертора -,

элемента гальванической разв зки 21 по вл етс  единица, нуль на выходе элемента И-НЕ 42 .по вл етс  только после окончани  отсчета tj, когда на выходе элемента задержки 41 по вл етс  разрешающа  единица. В момент tg t + fjтриггер 38 опрокидываетс , на его инверсном выходе по вл етс  нуль. Па силовой ключ 4 подаетс  пололдательный потенциал; Отработка команд на выключение в момент t/,.,

ключенного больше. C j. Если в момент времени tx4(t,i+{) на вход узла

- Ц

5 1384170 .

единица. На обоих входах элемента И элементов задержки 41. iLcnn в мо- НЕ 40 имеютс  единицы, поэ.тому н.а времени ЦС.(t,, + «С;) на выходе входе R-триггера 38 по вл етс  нуль, который опрокидывает триггер 38. Нуль с пр мого выхода триггера 38 сразу же проходит через элемент задержки 39 на вход элемента 40.. Единица с инверсного выхода триггера 38 поступает на вход формировател  двухпол рных Q импульсов 33 и на вход элемента задержки 41, на выходе которого единица по вл етс  с выдержкой времени L в момент времени t-i .С приходом единицы на упруавл ющий вход формировател  двух-15 включение-в момент произво- пол рных импульсов 33 в момент tj ДИТСЯ без а.адержки, так как врем  на входе элемента защиты 34 по вл ет- включенного состо ни  сшювого клю- с  отрицательный потенциал, который больше.выдержки|ц, а врем  вы- выключает силовой ключ 4. В момент времени t(ti+tj) на вы- 20 ходе узла гальванической разв зки 21 по вл етс  единица, на выходе элемента И-НЕ 42 нуль, т.к. на выходе элем.ента задержки 41 присутствует единица. Триггер 38 опрокидываетс , на его инверсном выходе по вл етс  нуль, который без задержки проходит на вход элемента И-НЕ 42. На входе элемента защиты 34 по вл етс  положительный потенциал, который включает риловой ключ 4. Единица с пр мого выхода триггера 38 по вл етс  на выходе элемента задержки 39 с выдержкой ««(,. Таким образом, управл ющий сигнал (единица на выходе узла гальванической разв зки 21) проходит через узел ограничени  минимальной длительности импульсов 32 без задержки, если предшествующа  ему пауза (нуль на выходе узла гальванической разв зки 21), была не менее выдержки времени Га элемента задержки 41. Команда на выключение силового ключа (нуль на выходе узла гальванической разв зки 21) проходит через узел ограничени  минимальной длительности импульсов 32 без задержки, если силовой

30

ограничени  минимальной длительности импульсов 32 будет подана команда на выключение силового ключа 4 (нуль на выходе узла гальванической разв з25 ки 21), она будет отработана по окон отсчета в момент времени iS инверсном выходе триг гера 38 по  зитс  единица, на силовой ключ 4 будет подан отрицательный за- пиршощий потенциал.

Таким образом, если длительность паузы (управл ющего сигнала) на вход узла ограничени  минимальной длитель ности импульсов меньше вьщержки времен Сз(€ )., силовой ключ не может включат

35 с  (выключатьс ) раньше,чем окончитс  . отсчет выдержки. ). Однако, если длительность выключенного состо ни  силового ключа больше , а включенного .- больше , команды включение и выключение отрабатываютс  без задержек . Выдержки времени Tj и ограничивают максимальную частоту

коммутации: f,C лГ;-,7 4 - М

Таким образом, в предложенном электроприводе отсутствуют сквозные токи через силовые ключи, повьшхаетс  надежность работы силовых ключей, по вьшаетс  коэффициент использовани  силового источника питани  за счет переменной частоты коммутации, макси мальное значение которой ограничиваетс , осуществл етс  аварийна  защита блоков гправлени  силовыми ключами. Кроме того, повышаетс  ст во регулировани  за счет отсутстви люфта по .сигналу задани  тока и снижени  запаздывани  отработки этого

40

45

кл5оч был включен не менее, чем на врем  Z к моменту подачи команды. В момент времени t,j ( по в л етс  единица на выходе инвертора 43, котора  без задержки проходит через узел ограничени  минимальной длительности импульсов. Так как на выходе элемента задержки 39 имеетс  единица, на входе узла защиты по вл етс  отрицательный потенциал, запирающий силовой ключ. С момента вре мени t7 начинаетс  отсчет времени tj

элемента гальванической разв зки 21 по вл етс  единица, нуль на выходе элемента И-НЕ 42 .по вл етс  только после окончани  отсчета tj, когда на выходе элемента задержки 41 по вл етс  разрешающа  единица. В момент tg t + fjтриггер 38 опрокидываетс , на его инверсном выходе по вл етс  нуль. Па силовой ключ 4 подаетс  пололдательный потенциал; Отработка команд на выключение в момент t/,.,

элементов задержки 41. iLcnn в мо- времени ЦС.(t,, + «С;) на выходе включение-в момент произво- ДИТСЯ без а.адержки, так как врем  включенного состо ни  сшювого клю- больше.выдержки|ц, а врем  вы-

ключенного больше. C j. Если в момент времени tx4(t,i+{) на вход узла

- Ц

элементов задержки 41. iLcnn в мо- времени ЦС.(t,, + «С;) на выходе включение-в момент произво- ДИТСЯ без а.адержки, так как врем  включенного состо ни  сшювого клю- больше.выдержки|ц, а врем  вы-

ограничени  минимальной длительности импульсов 32 будет подана команда на выключение силового ключа 4 (нуль на выходе узла гальванической разв зки 21), она будет отработана по окон- отсчета в момент времени iS инверсном выходе триггера 38 по  зитс  единица, на силовой ключ 4 будет подан отрицательный за- пиршощий потенциал.

Таким образом, если длительность паузы (управл ющего сигнала) на входе узла ограничени  минимальной длительности импульсов меньше вьщержки времени Сз(€ )., силовой ключ не может включатьс  (выключатьс ) раньше,чем окончитс  . отсчет выдержки. ). Однако, если длительность выключенного состо ни  силового ключа больше , а включенного .- больше , команды включение и выключение отрабатываютс  без задержек . Выдержки времени Tj и ограничивают максимальную частоту

коммутации: f,C лГ;-,7 4 - М

Таким образом, в предложенном электроприводе отсутствуют сквозные токи через силовые ключи, повьшхаетс  надежность работы силовых ключей, по - вьшаетс  коэффициент использовани  силового источника питани  за счет переменной частоты коммутации, максимальное значение которой ограничиваетс , осуществл етс  аварийна  защита блоков гправлени  силовыми ключами. Кроме того, повышаетс  ст во регулировани  за счет отсутстви  люфта по .сигналу задани  тока и снижени  запаздывани  отработки этого

сигнала при больших скорост х его изменени .

Claims (2)

1. Электропривод.посто нного тока, содержащий электродвигатель, подключенный к источнику питани  через че- тырехключевой мостовой реверсор, последовательно соединенные датчик скорости , регул тор скорости и элемент сравнени , к второму входу которого подключен датчик тока электродвигател , два детектора нул  с двум  выхо20

30

дами, два компаратора уровн , входы которых соединены между собой, четыре цепи из последовательно соединенных двухвходового узла гальванической разв зки и блока управлени  силовым КЛ20ЧОМ, содержащего формирователь вухпол рных импульсов и подключенного к входу соотвествующего силового ключа, первый и второй, элементы задержки, выходы которых подключе- 25 ны к вторым входам соответственно третьего и четвертого узлов гальванической разв зки, отличающий- с  тем, что, с целью повьшени  наежности и качества регулировани , в него введены два трехвходовых логических узла с двум  выходами, а в каждый блок управлени  силовым ключом дополнительно введены узел защиты и узел ограничени  минимальной длительности импульсов, вход которого подключен к входной клемме, а выход через последовательно соединенные ормирователь двухпол рных импульсов и узел зарщты - к выходной клемме блока управлени  силовым ключом, первые входы первого и второго узлов гальванической-разв зки подключены соответственно к пр мому и инверсноу выходам первого логического узла, а первые входы третьего и четвертого узлов гальванической разв зки подклю ены соответственно к пр мому и ин ерсному выходам второго логического уз.ла, третий вход которого подключен

35

40

45

0

0

5

5

0

5

к первому входу первого логического узла и пр мому выходу первого детектора нул , вход которого подключен к входам кампараторов уровн  и к выходу элемента сравнени , первый вход которого подключен к входу второго детектора нул , пр мой выход которого через первый элемент задержки, а инверсный, выход через второй элемент задержки подключены к вторым входам . соответственно второго и первого узлов гальванической разв зки, выходы первого и второго компараторов уровн  подключены к вторым входам соотвест- венно первого и второго логических узлов,. свободные входы которых подключены к инверсному выходу первого детектора нул , причем каждый из логических узлов содержит S-R-триггер, последовательно соединенные элемент задержки и элемент И, выход которого подключен к R - входу SR-триггера, пр мой и инверсный выходы которого подключены к.одноименным выходным клеммам логического узла, S-вход SR- триггера, свободный вход элемента И и вход элемента задержки подключены соответственно к первой, второй и третьей входным клеммам логического

узла,

I . .

2. Электропривод по п.1, о т л и - чающийс  тем, что узел ограничени  минимальной длительности liM- пульсов.содержит инвертор, S-R-триггер , .пр мой выход которого через последовательно соединенные первые элемент задержки и элемент И-НЕ подключен к R-входу, а инверсньй выход RS-триггера подключен к выходной клемме узла ограничени  минимальной длительности импульсов и через последовательно соединенные второй элемент задержки и элемент И-НЕ - к 5-входу,сво- - бодный вход второго элемента И-НЕ подключен- к входной клемме узла ограничени  минимальной длительности импульсов и через инвертор - к второму входу первого элемента И-НЕ.

I3{zo;

0в /

0L.

55

ВХ

3

7

Jius.l

r--0

J7

flwx

ФУ3.2

Я

R

-0

J2

Фие.З

%/Ш

дж зт-Ли .

Г |« М

ФигА