SU1718360A1 - 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  повышение надежности функционировани  реверсивного вентильного электропривода. Дл  этого в вентильном электроприводе два блока 14 и 15 изменени  знака напр жени  основными входами подключены к регул тору 9 частоты вращени , их управл ющие входы через компараторы 10 и 11 подключены к выходу синусно-косинусного датчика 3 положени  ротора, а выходы соединены с входами полупроводникового коммутатора 7. На вход синусно-косинусного датчика положени  ротора подаетс  нерегулируемое напр жение от источника 18. Этим самым исключаетс  неверный, т.е. не соответствующий истинному направлению вращени  ротора двухфазной синхронной электрической машины 1, пор док чередовани  импульсов напр жени  на входе дешифратора 12 направлени  вращени . 2 ил. сл С

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления объектами различного назначения.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования реверсивного вентильного электропривода путем питания синусно-косинусного датчика положения ротора нерегулируемым напряжением при одновременном сохранении амплитудного принципа регулирования частоты вращения.

На фиг.1 представлена функциональная схема реверсивного вентильного электропривода: на фиг.2 - временные диаграммы напряжений блоков электропривода, поясняющие принцип его работы.

Реверсивный вентильный электропривод содержит двухфазную синхронную электрическую машину 1 (фиг.1), ротор 2 которой механически сочленен с синусно-косинусным датчиком 3 положения ротора и нереверсивным тахогенератором 4 постоянного тока, а фазные обмотки 5, 6 подключены к выходам полупроводникового коммутатора 7, выполненного, например, в виде регуляторов тока. Электропривод содержит также элемент 8 сравнения, регулятор 9 частоты вращения, два компаратора 10, 11, дешифратор 12 направления вращения, три блока 13, 14, 15 изменения знака напряжения и источник нерегулируемого напряжения. Первый вход элемента 8 сравнения соединен с выходом первого блока 13 изменения знака напряжения, второй его вход предназначен для подключения к источнику сигнала управления, а к выходу присоединен вход регулятора 9 частоты вращения. К выходу регулятора 9 частоты вращения подключены основные входы второго 14 и третьего 15 блоков изменения знака напряжения, выходы которых соединены с входами полупроводникового коммутатора 7, а управляющие входы попарно соединены с входами дешифратора 12 направления вращения и через компараторы 10. 11 подключены соответственно к синусному 16 и косинусному 17 выходам синуснокосинусного датчика 3 положения ротора. Основной вход первого блока 13 изменения знака напряжения соединен с выходом нереверсивного тахогенератора 4 постоянного тока, а его управляющий вход подключен к выходу дешифратора 12 направления вращения. На вход синусно-косинусного датчика 3 положения ротора подается нерегулируемое напряжение от источника

18.

Реверсивный вентильный электропривод работает следующим образом.

Сигнал управления в виде постоянного напряжения управления Uy, например, положительной полярности, прямо пропорционального заданной частоте вращения, подается на второй вход элемента 8 сравнения. На его первый вход поступает выходное напряжение первого блока 13 изменения знака напряжения, представляющее собой напряжение обратной связи по частоте вращения. Выходное напряжение элемента 8 сравнения, прямо пропорциональное ошибке регулирования частоты вращения, усиливается регулятором 9 частоты вращения и подается на основные входы второго 14 и третьего 15 блоков изменения знака напряжения. Полярность этого напряжения в установившемся режиме работы электропривода соответствует полярности напряжения управления Uy.

Одновременно с этим компараторы 10, 11 формируют из имеющих постоянную амплитуду выходных гармонических напряжений соответственно синусного 16 Ui6 (фиг.2) и косинусного 17 U17 выходов синусно-косинусного датчика 3 положения ротора прямоугольные импульсы напряжения 1)ю, U11. При этом при положительных полуволнах выходных напряжений синусно-косинусного датчика 3 положения ротора выходные напряжения компараторов 10, 11 имеют уровень, соответствующий логической 1, а при отрицательных полуволнах - соответствующий логическому 0.

С выхода компаратора 10 прямоугольные импульсы напряжения поступают на управляющий вход второго блока 14 изменения знака напряжения и один из входов дешифратора 12 направления вращения. На его другой вход и управляющий вход третьего блока 15 изменения знака напряжения поступают прямоугольные импульсы напряжения с выхода компаратора 11.

С момента появления и в течение всей длительности прямоугольных импульсов напряжения на управляющих входах блоков 14, 15 изменения знака напряжения их выходные напряжения равны по абсолютной величине входным и имеют одинаковую полярность. В моменты пауз между этими им•пульсами полярности выходных напряжений блоков 14, 15 изменения знака напряжения противоположны входным при сохранении равенства абсолютных значений. Поэтому выходные напряжения U14. U15 блоков 14,15 изменения знака напряжения имеют вид деухполярных прямоугольных напряжений, совпадающих по фазе с выходными напряжениями соответственно синусного 16 U16 и косинусного 17 U17 выходов синусно-косинусного датчика 3 положе5 ния ротора и имеющих амплитуду, равную по абсолютной величине выходному напряжению Ug регулятора 9 частоты вращения. Эти напряжения поступают на входы полупроводникового коммутатора 7, который формирует в фазных обмотках 5, 6 прямо пропорциональные им токи. Образованное этими токами в статоре двухфазной синхронной электрической машины 1 вращающееся магнитное поле взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита ротора 2, и создается электромагнитный момент, приводящий во вращение ротор 2 двухфазной синхронной электрической машины 1, синусно-косинусный датчик 3 положения ротора и нереверсивный тахогенератор 4 постоянного тока.

Выходное напряжение нереверсивного тахогенератора 4 постоянного тока, имеющее положительную полярность и прямо 20 пропорциональное частоте вращения ротора 2 двухфазной синхронной электрической машины 1, поступает на основной вход первого блока 13 изменения знака напряжения. На его управляющий вход с выхода дешиф- 25 ратора 12 направления вращения подается постоянное напряжение, соответствующее или логической 1, или логическому 0. Уровень этого напряжения зависит от порядка чередования прямоугольных импуль- 30 сов напряжения U10, Un, поступающих на входы дешифратора 12 направления вращения с выходов компараторов 10, 11, т.е. от направления вращения ротора 2 двухфазной синхронной электрической машины 1. 35 При соответствии направления вращения ротора 2 указанной выше положительной полярности напряжения управления Uy выходное напряжение дешифратора 12 направления вращения соответствует 40 логической 1, а выходное напряжение первого блока 13 изменения знака напряжения, равное по абсолютной величине его входному напряжению, имеет положительную полярность. 45

При скачкообразном изменении в момент времени ti полярности напряжения управления Uy с положительной на отрицательную выходное напряжение элемента 8 сравнения и соответственно выходное на- 50 пряжение Ug регулятора 9 частоты вращения становятся также отрицательной полярности и возрастают по абсолютной величине. Оба выходных напряжения Ul4, Ui5, блоков 14, 15 изменения знака напряжения изменяют свою полярность на противоположную, т.е. инвертируются, сохраняя при этом порядок чередования их передних фронтов, так как из-за инерции ротора 2 двухфазной синхронной электрической машины 1 он вращается в том же направлении, что и до момента времени ti. Двухфазная синхронная электрическая машина 1 переходит в режим противовключения и за счет 5 изменившегося направления электромагнитного момента тормозится и останавливается.

В момент времени t2 ротор 2 двухфазной синхронной электрической машины на10 чинает вращаться в противоположную сторону. Знак фазового сдвига между напряжениями на синусном 16 Ui6 и косинусном 17 Uπ выходах синусно-косинусного датчика 3 положения ротора изменяется на 15 противоположный, и изменяется порядок чередования прямоугольных импульсов напряжения Uio, U11, поступающих на входы дешифратора 12 направления вращения с выходов компараторов 10, 11. Уровень его выходного напряжения становится равным логическому 0, и выходное напряжение первого блока 13 изменения знака напряжения становится одинакового знака с напряжением управления Uy, т.е. отрицательным.

В предложенном реверсивном вентильном электроприводе входы полупроводникового коммутатора 7 могут быть подключены к выходам второго 14 и третьего 15 блоков изменения знака напряжения через фильтры нижних частот. Это приводит к изменению фронтов знакопеременных напряжений, поступающих на входы полупроводникового коммутатора 7, по экспоненциальному закону и снижению поэтому коммутационных напряжений на его силовых транзисторах, обусловленных ЭДС самоиндукции фазных обмоток 5, 6. В результате этого дополнительно повышается надежность функционирования реверсивного вентильного электропривода.

Предложенный реверсивный вентильный электропривод может быть выполнен с дискретным датчиком положения ротора, что позволит его упростить, исключив из его состава компараторы 10, 11. Кроме того, в ряде случаев дискретный датчик положения ротора имеет более простую конструкцию, чем синусно-косинусный.

Таким образом, эффективность реверсивного электропривода заключается в повышении надежности его функционирования, достигаемой за счет питания синусно-косинусного датчика положения ротора нерегулируемым напряжением при 55 сохранении амплитудного принципа регулирования частоты вращения. Этим самым исключается неверный, т.е.,не соответствующий истинному направлению вращения ротора двухфазной синхронной электрической машины, порядок чередования импуль7 сов напряжения на входе дешифратора направления вращения и тем самым устраняется причина, приводящая к сбою работы электропривода и возникновению в нем автоколебаний, Это повышает надежность функционирования реверсивного вентильного электропривода и позволяет использовать его в системах автоматического управления объектами различного управления, в том числе в приборах и робототехнических устройствах.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Реверсивный вентильный электропривод, содержащий двухфазную синхронную электрическую машину, ротор которой механически сочленен с синусно-косинусным датчиком положения ротора и нереверсивным тахогенератором постоянного тока, а фазные обмотки подключены к выходам полупроводникового коммутатора, элемент сравнения, регулятор частоты вращения, два компаратора, дешифратор направления вращения и блок изменения знака напряжения. при этом один из входов элемента сравнения соединен с выходом блока изменения знака напряжения, второй его вход предназначен для подключения к источнику сигнала управления, а к выходу подключен вход регулятора частоты вращения, основной вход блока изменения знака напряжения соединен с выходом нереверсивного тахогенератора постоянного тока, а его управляющий вход подключен к выходу дешифратора направления вращения, входы которого через компараторы связаны с выходами синусно-косинусного датчика положения ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его функционирования, в него введены источник нерегулируемого напряжения и два блока изменения знака напряжения, основные входы которых подключены к выходу регулятора частоты.вращения, а выходы соединены с входами полупроводникового коммутатора, управляющие входы дополнительных блоков изменения знака напряжения соединены с выходами компараторов, а вход синусно-косинусного датчика положения ротора подключен к выходу источника нерегулируемого напряжения.

   -Гч/