SU942232A1 - Многодвигательный электропривод - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к эпектротех« нике, а именно к сннхронизнрованн мь1у электроприводу, содержащему несколько вентильных двигателей, н может найти применение в построении систем синхронного вращени  нескольких механических несв занных валов в широком диапазоне изменени  нагрузки.

Известен многодвигательный электропривод , причем каждый двигатель содер fg жит синхронную машину с датчиком; попо-: жени  ротора н коммутатор. В а.&  ам : . электроприводе выход датчика положени  ротора предыдущего двигател  подключен ко входу коммутатора последук пего 15 образу  кольцевую схему |д.

Недостатком данного эпектропрввоАй  вл етс  низка  устойчивость, скао  остЬ, к автоколебани м при включении в КОШУ цевую схему свьпие двух двигателей. 29

Известен многодвч1:ательный электропривод , содержащий несколько синхронных мащин с датчикок попожени  ротрра на каждой, общий коммутатор и за внтегш рассогласовани  сигналов датчика положени  ротора по частоте и фазе.

Синхронное вращение механически не4 св занных вапов обеспечиваетс  за счет вы влени  электродвигател , ротор кото- рого  вл етс  отстающим по углу поворота от других роторов электродвигателей, iH управлени  общим коммутатором по сигналам датчика положени  ротора этого электродвигател 

Недостатком иавестиого электропрт- вода  вл ютс  низкие энергетические по казателн электрс ривода при различных величинах моментов нагрузки на электродв гйтед х . Это объ сн етс  тем, что ;свихровиафзгкщий момент в электроорв воде обеспечиваетс  за счет ьоздней Koltмутаоин менее нагруженных электродшfaтeneй , что сопр жено е ухудшением энергетаческих показателей.

Наиболее,близким к предлагаемому по технвчес1с6й сущности  вл етс  также многодвигательный электропривод с CRH-I ;фовко врашакжшмис  электродвигател )- . Kffl, содержащими каждый синхронную машину с многоканальным датчиком попо . жени  индуктора и коммутатор , В этом устройстве синхронное вращение механически несв занных вапов эпек тродвигатепей обеспечиваетс  за счет того, что многоканальный датчик положени  индуктора св зан по части каналов с целью управлени  по крайней мере од кого кгаоча коммутатора через функциональный преобразователь каждого сигнала датчика в последовательность импульсов , следующих друг за другом с интервалом времени, соответствующим величинепространственного рассогласовани  между индуктором данного электродвигател  и индуктором отстающего по направ лению движени  3j. Однако данное устройство обладает не достаточной устойчивостью и значитесьными величинами пространственного рассогласовани  и временем переходного процесса при разных возмущающих воздействи х . Цепь изобретени  - повыщёние устойчивости и уменьшение величины простран ственного рассогласовани  и времени переходного процесса многодвигатепьного электропривода. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в многодвигательном элёктрс приво- де с синхронно вращающимис  электродви гател ми, содержащими каждый синхронную машину с многоканальным датчиком положени  индуктора, св занного по части каналов с цепью управлени  по крайней мере одного ключа коммутатора через функциональный преобразователь каж дого сигнала в последовательность импу сов, следующих один за другим с интервалом времени, соответствующим величине пространственного рассогласовани  между индуктором данного электродвигател  и индуктором электродвигатеЛЯ отстающего по направлению движени  дополните гшно к цели управлени  указанного ключаподключен формирователь по крайней мере одного импульса на времен ном интервале между двум  указанными последовательност ми импульсов, длитель ность которого соответствует указанной величине пространственного рассогласовани . На фиг. 1 изображена блок схема двухдвигательного электропривода; на фнг. 2 - пример реализации на элементах логики функционального преобразовател  и формировател ; на фиг. 3 - диаграмма напр жений в узлах известного двухдвигательного электропривода; на фиг. 4 - диаграмма напр жений в узлах предлагаемого двухдвигательного электро привода . На фиг. 1 дл  примера изображен двухдвигательный электропривод с .двум  элек тродвигател ми 1 и 2. Электродвигатели 1 и 2 содержат соответственно синхронные машины 3 и 4 с многоканальными датчиками 5 и 6 положени  индуктора и двухполупериодные коммутаторы 7 и 8. Синхронные машины могут быть любого типа, например с магнитоэлектрическим возбуждением, и содержат индукторы 9 и 1О и  корные обмотки 11 и 12. Дат чики положени  индуктора также могут быть любого типа, например индуктивные с подмагничиванием, и содержат в данном конкретном случае по шесть -чувствительных элементов (каналов) 13-18 и 19-24, соответственно. Коммутаторы могут быть выполнены на любых известных управл емых переключающих приборах (ключах), например транзисторах, и содержат в данном конкретном случае по шесть ключей 25-30 и 31-36 соответственно . Электродвигатели в данном конкретном случае содержат по шесть функциональных преобразователей 37-42 и 43-48, осуществл ющих преобразование каждого сигнала датчика в последовательность импульсов, следующих друг за другом с интервалом времени, соответствующим величине пространственного рассогласовани  между индуктором данного электродвигател  и индуктором электродвигател , отстающего по направлению движени , и по шесть формирователей 49-54 и 55-60 импульсов каждый. Каждый из указанных формирователей формирует по крайней мере один импульс на временном интервале между двум  последовательност ми импульсов, длительность которого соответствует указанной величине пространственного рассогласовани . Электродвигатели 1 и 2 подключены к источнику электроэнергии любого типа, например источнику 61 посто нного напр жени . t Якорные обмотки 11 и 12 синхронных машин 3 и 4 подключены к выходам коммутаторов 7 и 8. Многоканальные датчики 5 и 6 положени  индуктора св заны с цеп ми управлени  ключей 25-ЗО и 31-36 коммутаторов 7 и 8.через функциональные преобразователи 37-42 и 43-48. К цеп м управлени  ключей 25-ЗО и 31-36 под594 кпючены формирователи 49-54 и 55-60 импульсов соответственно. На примере двух функциональных преобразователей 37 и 43 и двух формиро вателей 49 и 55 показаны их св зи с каналами датчиков 5 и 6. Функциональные преобразователи 37 /и 43 св заны с одноименными каналами 13 и 19 датчиков 5 и 6. Формировате пи 49 и 55 св заны с каналами датчиков 5 и 6,первый 49 - с каналами 16 и 24, а второй 55 - с каналами 18 и 22. Все эти св зи  вл ютс  необходимыми (но не достаточными) и показаны условно в том смысле, что каждый конкрет ный функциональный преобразователь, например преобразователь 37, осуществл ет преобразование каждого сигнала канала 13 датчика 5 положени  индуктора в последовательность импульсов, следующих Друг за другом с интервалом времени, соответствующим величине пространственного рассогласовани  между индуктором 9 данного электродвигател  1 и индуктором 10электродвигател , отстающего по направлению движени , и измеренным с помощью сигнала одноименного с каналом 13 канала 19 датчика 6 положени  индуктора и, что формирователь, наприме формирователь 49, осуществл ет формирование по крайней мере одного импульса на временном интервале между двум  указанными последовательност ми импуль сов, длительность которого соответствует указанной величине пространственно- го рассогласовани , измеренного с помощью сигналов каналов 16 и 24 датчи т ков 5 и 6. Формирователь импульсов и функциональный преобразователь (фиг. 2), напри мер фо1 лирователь 49 и преобразователь 37, могут быть реализованы с помощью логической 5гчейки 62, включающей одну п тивхсЛовую логическую схему ИЛИ 63 и п ть схем 64-68 Совпадени , причем схема 64 трехвходова , а схема 65-68 двухвходова . Формирователь 55 импульсов и преобразователь 43 электродвигател  2 peaira зованы соответственно логической $гчей-у кой 69, включающей. аналогичнЛае- логические схемы 70-75. К входам схемы 64 совпадени  подключены каналы (чувствитегаьные эпемен ты) 13 и 17 датчика 5 и каналы 19 датчика 6, к входам , 65.совпадем ни  - каналы 17 датчика 5 и каналы 22 датчика 6, к входам схемы 66 совпадени  подкгаочены каналы 13 датчика 2 5 и каналы 24 датчика 6 и к входам схемы 68 совпадени  - каналы 15 дат чика 5 и каналы 20 датчика 6. Выходы схем 64-68 совпадени  подключены к . входам логической схемы ИЛИ 63, выход которой подключен к цели управлени  ключа 25 коммутатора 7. Аналогичные соединени  выполнены и дл  логических схем 70-75 электродвигател  2. В каналах 14-18 и 20-24 датчиков 5 и 6 включены соединенные анёлогичным образом логические  чейки 768О и 81-85. Устройство работает следующим образом . Пусть сигналы - (jjj,. в канапа9с Датчика 6 остают в фазовом отношении от одноименных с ними сигналов ,-U-jg р каналах датчика 5 на угол Д. Преобразование сигналов в данном случае осуществл етс  в каналах 13-18 датчика 5. Функциональные преобразователи 37-42 осуществл ют преобразование каждого сигнала, например сигнала It). .в последовательность импульсов 86 и 87 (фиг. 4), следующих друг за другом с интервалом времени, соответствующим величине пространственного рассогласо- вани  ф. между индукторами 9 и 10. Указанное преобразование, например, в канале 13 датчика 5 осуществл ют логические схемы 64 и 66 совместно с схемой 63. Совместно с функциональными преобразовател ми 37-42 функционируют формирователи 49-54 импульсов, которые формируют в данном конкретном случае в управл ющей цепи ключа 25 три импульса 88-90 (фиг. 4) на временном интервале it между двум  последовательност ми импульсов 86 и 87. Эти импульсы 88-9О сформированы с помощью логических схем 67, 68 и 65 совместно с схемой 63. На ключи 25- ЗО коммутатора 7 поступают преобразо- ванные сз1гналы (( (фиг. 4). Функциональныепреобразователи и формирователи импульсов электродвигател  2 iae осуществл ют преобразовани , поскольку его индуктор отстает, в фазовом отнсниенви от индуктора 9 электродвигател  1. Линейное напр жение U в Г.корной обмотке 11 дл . рассматриваемо-го случа  изображено на фиг. 4. Дл  сравнени там же изображена форма пинейного напр жени   корных обмотках 11 и 12 при синфазном врашенив роторов электродвигателей 1 и 2. Сформированное таким образом линейное напр жение ( на  корной обмотке 11 опережающего в фазовом отношении электродвигател  1 обеспечивает на интервалах времени, соответствующих измеренным вепсичинам пространственного рассогласовани  между синхронно движущимис  индукторами электродвигателей эффективное торможение противовкпючением , Сравнение линейных напр жений Уд, реализуемых в известном и предлагаемом устройствах и изображенных соответственно на фиг. 3 и 4, показывает, что при одной и той же величине угла рассогласовани  Д величина линейного напр жени  (ее перва  гармоническа  составл юща ) в предлагаемом устройстве меньше, чем величина линейного напр жени  Уд в известном устройстве. Это означает, что в предлагаемом устройстве определенна  величина угла рассогласова ни  Д соответствует большей величине разности моментов нагрузок на валах пе вого и второго электродвигателей, неже- ли в известном устройстве, или, что то же самое, определенной величине разности моментов нагрузок в предлагаемом устройстве соответствует меньша  величина угла рассогласовани  между синхро но вращающимис  индукторами эйектродвигателей , чем в известном устройстве. Это становитс  особо важным дл  особо точных электроприводов, где кроме требовани  синхронного вращени  стоит требование минимального фазового рассогласовани . Кроме того, эффективное торможение опережающего в фазовом отношении элек тродвигател  повышает устойчивость работы электропривода. Это становитс   с ным из рассмотрени  простого примера. Пусть два электродвигател  работают на холостом ходу. На одном из них мрмент нагрузки увеличиваетс  скачком. Электропривод должен уменьшить частоту вращени , причем темп уменьшени  частоты вращени  определ етс  нагруженным электродвигателем. Нагруженный электродвигатель в известном устройстве уменьщает свою частоту за счет частичного отключени  источника питани , т.е. на выбеге. При конечном значении момента инерции темп изменени  частоты нагружаем го электродвигател  не будет соответствовать темпу изменени  частоты нена- груженного электродвигател , что приведет к нарущению синхронного вращени  э лектродвигате лей. В изобретении этого произойти не мо-, же т, поскольку опережающий в фазовом отнощении электродвигатель эффективно тормозитс . Изобретение позвол ет регулировать Величину тормоз щего момента. В пртмере рассмотрен один из эффективных вариантов симметричного торможени  противоБключением. Если уменьшить чис--,  р импульсов, поступающих с формирователей 49-54, до двух в каждом канапе, то будет реализовано менее эффективное несимметричное торможение противовключением . Дл  этого из логической  чейки 62 следует исключить одну из схем совпадени , например схему 65. Если дополнительно в каждой логической  гчейке исключить логические схемы, одноименные с логической схемой 67 совпадени , то на временном интервале будет сформирован один импульс 89 (фиг. 4), что соответствует еще менее эффективному симметричному динамическому торможению. Если такой импупьс будет сформирован дл  части ключей коммутатора, то эффективность торможени  будет еще более уменьшена. Такое построение схемы управлени  .позвол ет в зависимости от сочетани  моментов нагрузкой, моментов инерции и параметров электродвигател  организовать любую желаемую величину тормозного момента на опережающем в фазовом отношении электродвигателе. Предлагаемое устройство может быть использовано в однополупериодных коммутаторах , например трехфазных. Дл  управлени  трем  ключами коммутатора в электродвигател х, как правило, используетс  три чувствительных элемента датчика положени  индуктора, установлен - ных в пространстве с угловым сдвигом 21С/3 эл. град. Дл  получени  шести каналов достаточно установить угловую длительность сигнала с каждого чувствите пь iного элемента в tT эл. град, и затем преобразователь с помощью элементов логики трехканальную систему сигналов в шестиканальную с длительностью сигнала эп. град. Уменьшение времени переходного процесса в изобретении при возмущающих воздействи х, например при сбросе нагрузки на одном из электродвигателей, достигаетс  тем, что индуктор этого электродвигател  при прочных равных услови х смещаетс  в фазовом отношении на меньший угол (относительно индуктора другого электродвигател ). изобретени Формула Многодвигатепьный электропривод с синхронно врашагошимис  эпектродвигатеп ми , содержащими каждый синхронную машину с многоканальным датчиком положени  индуктора, св занного по части каналов с цепью управлени  по крайней мере одного кпюча коммутатора через функциональный преобразователь каждого сигнала в последовательность импульсов, следующих друг за другом с интервалом времени, соответствующим величине пространственного рассогласовани  между индуктором данного электродвигатегй и индуктором электродвигател  отстающего по направлению движени , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  устойчивости и уменьшени  вели 9 2 чины пространственного рассогласовани  и времени переходного процесса, к цепи управлени  указанного ключа подключен формирователь по крайней мере одного импульса на временном интервале межпу двум  указанньп га последовательност ми импульсов, длительность которого соо-гветствует указанной величине пространственного рассогласовани . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 3400752, кл. Н 02 Р 7/68, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР.-№ 395956, кл. Н О2 Р 7/68, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2571484/07, кл. Н 02 Р 7/68, 1978.

II

II

Фш.г

Фу.З

Claims (1)

1. Формула изобретения.

   Многодвигательный электропривод с синхронно вращающимися электродвигателями, содержащими каждый синхронную машину с многоканальным датчиком положения индуктора, связанного по части каналов с цепью управления по крайней мере одного ключа коммутатора через функциональный преобразователь каждого сигнала в последовательность импульсов, следующих друг за другом с интервалом времени, соответствующим величине пространственного рассогласования между индуктором данного эпектродвигатегГя и индуктором электродвигателя отстающего по направлению движения, отличающийся тем, что, с цепью повышения устойчивости и уменьшения величины пространственного рассогласования и времени переходного процесса, к пепи . управления указанного ключа подключен формирователь по крайней мере одного 5 импульса на временном интервале между двумя указанными последовательностями импульсов, длительность которого соответствует указанной величине пространственного рассогласования.