SU1582323A1

SU1582323A1 - Бесконтактный двигатель посто нного тока

Info

Publication number: SU1582323A1
Application number: SU874192187A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Ермилович Попов; Евгений Гаврилович Павлычев
Original assignee: Особое конструкторско-технологическое бюро Физико-технического института низких температур АН УССР
Priority date: 1987-02-09
Filing date: 1987-02-09
Publication date: 1990-07-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике. Целью изобретени вл етс расширение диапазона регулировани частоты вращени и повышение энергетических показателей. С этой целью бесконтактный двигатель снабжен задатчиком 15 угл коммутации, задатчиком 16 угла опережени и блоком 14 скорости, выходы которых подключены ко входам командного блока 11. Выход командного блока 11 соединен с дополнительными входами блока 8 управлени коммутатором 4 в цепи обмотки 2 кор двигател . В результате обеспечиваютс различные режимы работы двигател с максимальными моментами и в двух направлени х вращени . 1 табл, 4 ил.

Description

10

31582323

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано при создании электроприводов малой и средней мощности различного назначени .

Целью изобретени вл етс увеличение диапазона регулировани частоты вращени и повышение энергетических показателей.

На фиг. 1 представлена блок-схема I бесконтактного двигател посто нного тока} на фиг. 2 - блок-схема командного бдока; на фиг. 3 - блок-схема блока частоты вращени ; на °фиг. 4 - диаграммы, по сн ющие работу двигател .

Бесконтактный двигатель посто нного тока содержит синхронную машину 1 с m-фазной корной обмоткой 2. На валу ротора синхронной машины установлен многоканальный датчик 3 положени ротора. Выводы корной обмотки 2 подключены к коммутатору 4. Выходы многоканального датчика 3 положени ротора синхронной машины подключены тс входам формировател 5 кода положени , составленного из трех инверторов 6 и трехвходовых шести логических элементов ИЛИ 7. Входы

15

20

25

12 управлени режимом и задатчика 13 угла пуска. Входы блока 12 образуют входы командного блока 11, которые подключены соответственно к выходам блока 14 частоты вращени , задатчика 15 угла коммутации и задатчика 16 угла опережени . Вход блока 14 частоты вращени соединен с одним из вы ходов датчика положени ротора.

Блок 12 управлени режимом может быть составлен из двух шифраторов 17 и 18, трех дешифраторов 19-21 и шести трехвходовых логических элементов ИЛИ-НЕ 22-27, на выходах которых формируютс команды в виде кодов k, I, m, п, р, q, поступающие на второй 2т-канальный вход блока управ лени . При этом входы шифраторов 17 и 18 образуют вход дл задани углов коммутации. Объединенные первые вход дешифраторов 19-21 соединены с выходом шифраторов 17, объединенные вторые входы дешифраторов 19-21 подключены к выходу шифратора 18, объединенные третьи входы дешифраторов 19- 21 образуют вход дл задани частоты вращени , а объединенные четвертые входы дешифраторов 20 и 21 - вход дл задани угла опережени . Выходы де35

40

логических элементов входной шестипроводной шиной, при этом провода входной шины попарно объединены через инверторы 6 соответственно , образу три входа формировател 5 кода положени , а выходы логических элементов ИЛИ 7 образуют 2 канальных выхода формировател кода положени , на которых формируютс логические сигналы а, Ь, с, d, e f кода положени . Указанные выходы формировател 5 подключены к 2т-ка- нальным входам блока 8 управлени , многоканальный выход которого соединен с многоканальным управл ющим входом коммутатора 8.

Блок 8 управлени представл ет собой логический сумматор и составлен из шести дв енадцативходовых логических элементов 9, которые могут быть выполнены по типу логических элементов 6.2И-2.Ш ИЛИ-НЕ или 6.2И-2.т ИЛИ. Входы указанных логических элементов объединены шиной 10, образующей 2га-канальный основной вход и 2т-канальный дополнительный

ИЛИ 7 объединены30 шифраторов соединены соответственно

50

55

с входами логических элементов ИЛИ-НЕ 22-27.

Блок 14 частоты вращени может быть составлен из счетчика 28, счетный вход которого образует вход блока 14, D-триггера 29, D-вход которого соединен с выходом старшего раз р да счетчика 28, который соединен с входом разрешени счета счетчика 28. Вход сброса счетчика 28 и тактовый вход В-триГ|Гера подключены к выходу генератора 30. Выход D-триггера образует выход блока 14 частоты вращени .

Бесконтактный двигатель посто нно го тока работает следующим образом.

На выходе датчика 3 положени ротора формируютс три импульсные последовательности пр моугольных CHI- налов х, у, z (меандр) со скважностью , сдвинутых по фазе на 120°.

После инвертировани этих сигнало в инверторах 6 формируютс сигналы х, у, z (фиг.4). Указанные сигналы х У z х. У. z подаютс соответственно на входы логических элементов 7, на выходах которых формируютс коды положени в виде импульсных последовательностей а, Ь, f, с, d, e, f

вход, соединенный с 2га-канальным выходом командного блока 11.

Командный блок 11 составлен из последовательно соединенных блока

0

5

0

5

12 управлени режимом и задатчика 13 угла пуска. Входы блока 12 образуют входы командного блока 11, которые подключены соответственно к выходам блока 14 частоты вращени , задатчика 15 угла коммутации и задатчика 16 угла опережени . Вход блока 14 частоты вращени соединен с одним из выходов датчика положени ротора.

Блок 12 управлени режимом может быть составлен из двух шифраторов 17 и 18, трех дешифраторов 19-21 и шести трехвходовых логических элементов ИЛИ-НЕ 22-27, на выходах которых формируютс команды в виде кодов k, I, m, п, р, q, поступающие на второй 2т-канальный вход блока управлени . При этом входы шифраторов 17 и 18 образуют вход дл задани углов коммутации. Объединенные первые входы дешифраторов 19-21 соединены с выходом шифраторов 17, объединенные вторые входы дешифраторов 19-21 подключены к выходу шифратора 18, объединенные третьи входы дешифраторов 19- 21 образуют вход дл задани частоты вращени , а объединенные четвертые входы дешифраторов 20 и 21 - вход дл задани угла опережени . Выходы де0 шифраторов соединены соответственно

5

0

5

с входами логических элементов ИЛИ-НЕ 22-27.

Блок 14 частоты вращени может быть составлен из счетчика 28, счетный вход которого образует вход блока 14, D-триггера 29, D-вход которого соединен с выходом старшего разр да счетчика 28, который соединен с входом разрешени счета счетчика 28. Вход сброса счетчика 28 и тактовый вход В-триГ|Гера подключены к выходу генератора 30. Выход D-триггера образует выход блока 14 частоты вращени .

Бесконтактный двигатель посто нного тока работает следующим образом.

После инвертировани этих сигналов в инверторах 6 формируютс сигналы х, у, z (фиг.4). Указанные сигналы х У z х. У. z подаютс соответственно на входы логических элементов 7, на выходах которых формируютс коды положени в виде импульсных последовательностей а, Ь, f, с, d, e, f,

которые определ ютс следующими вы- ражени ми:

а xyz; d xyz;

b xyz; e xyz;

с хуЗ, f xyz.

Система сигналов a, b, c, d, e, f поступает на шину 10 блока управлени , в котором осуществл етс синтез сигналов управлени дл каждого из каналов 31-36 коммутатора 4 в соответствии с установленной программой.

Из шины 10 все шесть сигналов a-f поступают на один из двух входов логических элементов (суммирующего переключател ) 9. В зависимости от сигнала, поддерживаемого на каждом втором входе каждого суммирующего переключател 9, - 1 (разрешающий) либо О (запрещающий), отдельные сигналы из набора a-f будут пропущен на выход логического элемента 9. Выходной сигнал каждого логического элемента 9 будет определ тьс числом разрешенных сигналов a-f, что определ ет угол коммутации с(к и задает угол пуска dn и опережени сЈ0 .

Разрешающие или запрещающие сигналы k, I, m, п, р, q подаютс в шину 10 управлени из командного блока 11 через задатчик 13, а из шины 10 все они поступают на вторые входы логического элемента 9. Сочетани пар сигналов из системы a-f и из системы k-q шины 10 управлени , выбираемые дл входов каждого логического элемента 9 и обеспечивающие правильное управление каналами силового коммутатора 4, указаны в зависимости от номера его канала (входа) в таблице.

Например, если в командном блоке

I1будет установлено k 1 1, m , то дл каналов I,

IIIи V по таблице и в соответствии с логикой логического элемента 9 типа 6.2И-2.т ИЛИ-НЕ сигналы Ц,,, Ц,„, 11 на выходах ЛЭ будут определ тьс следующими выражени ми булевой алгебры:

U

31

U

33

и

34

Временные диаграммы U Э1,

-32

ас U з приведены на фиг. 4, они

ы

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

обеспечивают работу двигател в режиме , когда « „ 0°; а(к 1 20й ; й 0 . Введение опережени (/0 Ф 0) дл перехода в более скоростной в сравнении с пусковым режим достигаетс тем, что в командном блоке 11 по специальной команде}автоматически формируемой блоком 14, измен етс состав сигналов k-q, определ ющих режим . В приведенном выше примере дл обеспечени замены сигналов поз.31-33 фиг.4 на сигналы поз.34-36 (нова система сигналов смещена в сторону опережени на 60° против прежней системы) в блоке 11 должно быть установлено Р 0.

Блок 11 формирует дл шины 10 управлени систему сигналов режима k-q, состав и изменени которых определ ютс управл ющими воздействи ми задатчиков угла коммутации 15, угла опережени 16 и блока 14 скорости . Блок 11 содержит шифраторы 17 и 18, формирующие двоичный код в нескольких разр дах, измен емый состо нием присоединенных к входам шифраторов управл ющих блоков 16 и 17+„ Код шифраторов подаетс на параллельно соединенные кодовые входы трех дешифраторов 19-21, например двоично-дес тичных , с возможностью блокировани . Входы блокировки каждого из дешифраторов соединены с задатчиком 16, обеспечивающим выборочное выключение из работы одного или двух дешифраторов или разрешающего работу всех трех дешифраторов. Позиционные выходы всех дешифраторов 16 разведены через сборную на входы шести трех- входовых логических элементов 22-27, выход каждого из которых приобретает уровень 1 (разрешение) в том случае, если хот бы на одном из трех его входов присутствует сигнал выхода какого-либо из дешифраторов 19-21 с позицией, соответствующей коду шифраторов 17 и 18. В устройстве обеспечиваетс синхронное перемещение на одну или несколько позиций разрешающих единиц в системе сигналов k-q при изменении числа закодированных шифраторов в зависимости от состо ни задатчика 16 и блока 14. При этом количество единиц среди сигналов k-q в зависимости от состо ни задатчика 15 угла коммутации, выполненного как переключатель на три положени , может быть 3 (угол коммута

ции или активна фаза обмотки статора 180), 2-rfK 120° или 1- tfK 60°. Дл V 180° задатчик 15 разрешает работу всех дешифраторов 19-21, дл 120° - блокирует третий 21, дл tfK 60° - блокирует третий 21 и второй 20 дешифраторы . Может быть введено и четвертое положение переключател 15 с блокировкой всех трех дешифраторов, в котором реализуетс полное выключе- ше обмоток статора при включении питани БДПТ.

Задатчик 16 угла опережени вы- |полнен как переключатель на 3 положени и производит изменение кодируе- Иого шифраторами 17 и 11 числа в пределах трех соседних значений, например 0,1 и 2. Шифраторы выполнены «а логических элементах, образующих в двух-трех разр дах код числа, определ емого положением переключател 16, и имеет вход блокировки, к кою- рому присоединен выход блока 14 ско- рости. Логический сигнал 1 на входе блокировки шифраторов 18 фиксирует на выходе шифратора код посто нного числа, например О, независимо от набора переключател 16. Замена сигнала 1 на сигнал О в блоке 14 скорости устанавливает на выходе шифратора значение кода, соответствующее установке переключател 16, который вл етс задатчиком угла сравнени , и позвол ет установить значени угла опережени с/„ , равные 0°, 60й или 120°.

Сигнал 1 на входе блокировки шифраторов поддерживаетс блоком 14 скорости с момента включени двигател до момента достижени скоростью вращени с« определенного порогового значени ыntp , дл чего на вход блока 14 подаетс информаци о скорости в виде одного из сигналов X, Y или Z датчика 3. Входом блока 14 вл етс счетный вход счетчика 28 (фиг.З), который периодически сбрасываетс в нулевое состо ние импульсами генератора 30. Один из старших разр дов счетчика 28 соединен одновременно с D-входом D-триггера 29 и входом разрешени счета счетчика 28. Нулевой сигнал на D-входе запишет сигнал 1 на инверсном выходе D-триггера 29 при поступлении импульса на тактовый вход D-триггера 29 от генератора 30. Если за период между импульсами генератора 30 на счетный вход счетчика

5

0

5

5 0 5

0

5

0

28 поступит число импульсов, меньшее числового значени разр да, выведенного со счетчика, нуль на этом разр де сохран етс , и вышеописанна ситуаци повторитс с подтверждением на инверсном выходе D-триггера 29 сигнала 1..Блок 14 скорости фиксирует в блоке 11 пусковой режим все врем , пока uj r oJnop . При превышении скоростью ы порогового значени частота импульсов сигнала датчика 3 на входе счетчика 28 повышаетс настолько , что за период между соседними импульсами генератора 30 на выведенном разр де счетчика 28 успевает по витьс сигнал 1. После этого момента счетчик фиксируетс в этом состо нии независимо от поступлени на его счетный вход последующих импульсов сигнала датчика 3. При приходе очередного импульса генератора 30 на тактовый вход D-триггера 29 единица на его D-входе запишет сигнал О на инверсном выходе триггера 29 и блока 14 скорости. В дальнейшем при повышении скорости процессы повтор ютс с удержанием на выходе блока 14 сигнала О, разрешающего шифраторам 17 и 18 в блоке 11 изменить сигналы k-q в шине 10 управлени на новую комбинацию, учитывающую заданное блоком 16 опережение.

Блок 11 представл ет собой переключатель на шесть положений, который позвол ет изменить места отправл емых в шину 10 управлени сигналов k-q, сохран посто нной их кольцевую последовательность, например q, k, I, m, n, p или p, q, k, 1, m , n (шесть возможных последовательностей приведены в таблице). Новые последовательности сигналов в шине 10 управлени в сравнении с исходной k-q, обеспечивающей нормальные пусковые услови в данном двигателе дл вращени в одном направлении, создают дл двигател дополнительные возможности . Так, последовательность п, р, q, k, I, m обеспечивает двигателю нормальные пусковые дл вращени в противоположном направлении со всеми описанными выше возможност ми введени установленного опережени и регулировки угла коммутации. Другие положени переключател 11 создают возможность поиска нормальных пусковых условий при работе электронного коммутатора с другой системой статор- двигатель, в которой угловое положеJ15

ние датчика 3 и, следовательно, фа- зировка сигналов заранее неизвестна.

Силовой коммутатор 4 в данном двигателе выполнен по мостовой трехфазной схеме с шеститактным циклом питани обмоток 2 статора.

Таким образом, в устройстве на основе метода синтеза управл ющих сигналов из выделенных элементов первичных сигналов датчика положени ротора достигнута возможность получени более двух дес тков различных режимов работы, обеспечивающих большой набор скоростей в обоих направле ни х. Введенные режимы позвол ют реализовать максимально возможные моменты вращени как при пуске, так и при достижении предельной дл данного двигател скорости.

Claims

Формула изобретен,и 4

Бесконтактный двигатель посто нного тока, содержащий синхронную машину с m-фазной корной обмоткой, выводы которой подключены к вькодам коммутатора, многоканальным управл ющим входом соединенный с многока

,

0

0

5

10

нальным выходом блока управлени , выполненного в виде логического сумматора , многоканальный датчик положени ротора, механически св занный с ротором синхронной машины, формирователь кода положени , входы которого соединены с выходами многоканального датчика положени ротора, а 2т-канальный выход упом нутого формировател подключен к 2т-канальному входу блока управлени , командный блок, отличающийс тем, что, с целью увеличени диапазона регулировани частоты вращени и повышени энергетических показателей, командный блок выполнен с 2т-каналь- ным выходом и трем входами, а блок управлени снабжен вторым 2т-каналь- ным входом, подключенным к 2т-каналь- ному выходу командного блока, и введены задатчик угла коммутации, задат- чик угла опережени и блок частоты вращени , входом подключенный к одному из выходов датчика положени ротора , а выход блока частоты вращени и выход каждого из указанных за- датчиков подключены к соответствующим входам командного блока.

Фиг. 2

om.2.

1

фиг, з

29

-30