SU1166255A1 - Устройство дл управлени вентильным электродвигателем - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ по авт. св. № 1029368, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности rt уменьшени  времени останова, в него введен управл емый инвертор с информационным и управл ющим входами, включенный по информационному входу и выходу меж-. ду выходом первой логической схемы ИСК .ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и управл ющим входом блока формировани  сигналов правого и левого направлений вращени  соответственно , а управл ющий вход инвертора подключен к выходу трехфазного формировател  сигнала на останов. сл О5 о ьо СП СП

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в системах и устройствах ,, где требуетс  экстренное торможение с минимальным выбегом и точный осТанов в заданной точке, например в позиционном приводе, в приводах робототехники и т.д. По основному авт. св. № 1029368 известно устройство дл  управлени  вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, цепи управлени  ключами которого св заны с выходом т-кан льного датчика положени  ротора через управл емый блок формировани  сигналов правого и левого направлени  вращени , первый управл ющий вход которого подключен к выходу первой логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два входа которой св заны с входом задатчика направлени  вращени  и выходом триггера команд «Пуск и «Стоп соответственно, подключенный к выходу т-канального датчика положени  ротора датчнк-направлени  вращени  и трехвходовый формирователь управл ющего сигнала на останов, выход которого подключен к второму управл ющему входу блока формиропани -сиг 1алов правого и левого направлепий вращени , причем к первому входу трехв .ходового формировател  управл ющего сигнала на останов подключен выход датчика направлени  вращени , к второму входу указанного формировател  - выход первой логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а к третьему входу - выход триггера команд «Пуск и «Стоп 1. Недостатками известного устройства управлени   вл ютс  низка  точность позиционировани  и достаточно больщое врем  торможени . Это объ сн етс  тем, что устройство формирует сигнал на останов, когда вентильный электродвигатель уже изменил направление вращени  и разогналс  на угловом интервале, соответствующем угловой погрешности датчика направлени  вращени . Врем  торможени  вентильного электродвигател  на выбеге в эт.ом случае, становитс  зависимым .от. приложенного момента нагрузки и может превыщать врем  торможени  вентильного электродвигател  с нолинальной частоты вращени  до нул  в режиме противовключени . Таким образом, путь, пройденный, вентильным электродвиателем на выбеге,  вл етс  непрогнозируемым Цель изобретени  - повыщение точноети и уменьшение времени останова вентильного электродвигател .. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, введен. управл емьш инвертор с информационным и управл ющим входами , включенный по информационному входу и выходу между выходом первой логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и управт л ющим входом блока формировани  сигналов правого и левого направлений вращени  соответственно, а управл ющий вход инвертора подключен к выходу трехфазного формировател  сигнала на останов. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл  управлени  вентильным электродвигателем; на фиг. 2 - пример выполнени , управл емого блока формировани  сигналов правого и левого направлений вращени ; на фиг. 3 - диаграммы напр жений в узлах блок-схемы устройства. Рассмотрим построение устройства дл  управлени  на примере вентильного электродвигател , содержащего синхронную мащину 1 с трехсекционной  корной обмоткой 2 и индуктором 3, на валу 4 которого установлен датчик 5 положени  индуктора с трем  выходными каналами 6-8 и преобразователь 9 частоты, к выходам 10-12 которого подключена трехсекционна   корна  обмотка 2. Цепи управлени  ключами преобразовател  9 частоты подключены к выходу многоканального датчика 5 положени  индуктора через управл емь1Й блок 13 фор-, мировани  сигналов «Вперед правого и левого вращени , управл ющий вход 14 которого св зан с выходом логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, к первому входу 16 которой подключен переключатель 17 команд .«Вперед и «Назад, а к второму входу 18 подключен переключатель 19 команд «Пуск и «Стоп. Устройство содержит также датчик 20 Направлени  вращени , вход которого подключен к выходу многоканального датчика 5 положени  индуктора, а выход 21 - к первому входу 22 трехвходового формировател  23 сигнала на останов, второй вход 24 которого подключен к выходу первого управл емого инвертора, а третий вход 25 которого подключен к выходу логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. 15, а третий вход 25 подключен к выходу переключател  команд «Пуск и «Стоп. Выход трехвходового формировател  23 сигнала на останов св зан с цеп ми управлени  .одной группы .(анодной или катодной) ключей преобразовател  9 частоты через второй управл ющий вход блока 13. Кроме того, устройство содержит так же управл емый инвертор 26, информационный 27 и управл ющий 28 входы которого подключены к выходу логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и к выходу трехвходового формировател  23 сигнала на останов соответственно, а выход подключен к управл ющему входу 14 блока 13 формировани  сигналов «В.перед и «Назад. Датчик 20 направлени  вращени  содержит по числу каналов датчика 5 положени  индуктора три D-триггера 29-31, выходы которых подключены к входам логического сумматора 32, выход которого  вл етс  выходом 21 датчика 20 направлени  вращени . Трехвходовцж формирователь 23 сигнала на останов содержит логическую схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и логические схемы НЕ 34 и И-НЕ 35. Выход логической . схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и выход логической схемы НЕ 34 подключены каждый к соответствующему входу логической схемы И-НЕ 35, выход которой  вл етс  выходом трехвходового формировател  23. Устройство получает питание от источника 36 электрической энергии. Синхронна  машина может быть любого типа, например с возбуждением от посто нных магнитов. Датчик 5 положени  индуктора может быть любого типа, например ипдуктивный с подмагничиванием. В его каналах 6-8 формируютс  сигналы о положении индуктора 3 синхронной машины 1, смещенные в данном случае один относительно другого па . Длительность каждого сигнала соответствует угловому повороту ротора на JT . Дл  направлени  вращени  вперед прин та следующа  последовательность сигналов: 6 - канал 7 - канал 8. Преобразователь О, частоты может быть любого тина, например двухполупериодный , выполненный на транзисторах. Такт коммутации дл  двухполупериодного преобразовател  частоты составл ет jiIZ. Управл емый блок 13 формировани  сигналов правого и левого направлени  вращени  может быть выполнен на базе различных логических схем, например на трех логических схемах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37 и формирователе 38 сигналов управлени  преобразователем частоты (фиг. 2). При наличии еди 1ичного входного сигнала на уцравл ющем .входе 14 сигналы с каналов 6-8 датчика 5 положени  индуктора проход т через управл емый блок 13 на цепи управлени  ключей преобразовател  9 частоты без измепени . При этом датчик 5 положени  индуктора установлен в вентильно.м двигателе дл  обеспечени  вращени  вперед. При нулевом входном сигнале на управл ющем входе 14 сигналы с каналов 6-8 датчика 5 инвертируютс  в управл емом блоке 13. Это эквивалентно сдвигу чувствительных элементов датчика 5 положени  индуктора на , что обеспечивает реверс вентильного электродвигател . Управл емый инвертор 26 выполнен, например, на логической схеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с пр мым выходом . Работу устройства по сн ют диаграммы напр жений, представленные на фиг. 3. Индексы при напр жени х на фиг. 3 совпадают с позици ми блок-схе.мы на фиг. 1. При подключении устройства к источнику электрической энергии и задании направлени  вращени , нанример, вперед- посредством замыкани ключа переключател  17 команд (интервал времени ti. tj,) вентильный электродвигатель находитс  в состо нии поко , поскольку трехвходовый формирователь 23 сигнала на останов, св занный с цеп ми управлени  одной группы , например анодной, ключей преобразовате т  9 частоты вырабатывает сигнал логического нул  и поддерживает их в закрытом состо нии. Трехвходовый формирователь 23 может быть подключен к цеп м управлени  одной группы .(анодной или катодной ) ключей или непосредственно через разв зывающие элементы, например диоды, или через управл е.мый блок 13. В это.м случае блок 13 выполн етс  по схеме, изображенной на фиг. 2, и работает в соответствии с законами цифровой логики. Формирование на выходе трехвходового формировател  23 логического нул  обеспечиваетс  за счет того, что при подключении к источнику 36 электрической энергии Dтриггеры 29-31 датчика 20 направлени  вращени  устанавливаютс  в нулевое положение , при этом иа ьыходе логического сумматора 32 тоже присутствует логический ноль. На входах 22-25 трехвходового формировател  23 сигналы также отсутствуют. При нодаче команды «Пуск путем замьь ка1П1Я ключа переключател  19 команд в момент времени tg на входах 24 и 25 и на выходе трехвходового формировател  23 по вл ютс  единичные управл ющие сигналы, уп равл емый блок 13 формирует сигналы дл  вращени  вперед, поскольку на его управл ющем входе 14 присутствует единичный сигнал , поступаюп1ий с выхода второго управл емого инвертора 26. Вентильный электродвигатель начинает вращатьс  вперед и работает в этом режиме на интервале вре.мени c-tg до tj. На выходах D-триггеров 29-31 периодически формируютс  единичные сигналы , поскольку в каждо.м D-триггере на тактируемый о.ход управл ющий импульс с 7-6 датчика положени  индуктора поступает в тот момент, когда иа его информационном входе уже имеет место управл ющий сигнал с соответствуюн1его канала . Логический сумматор 32 су.м.мирует единичные сигналы с выходов триггеров 29- 31. Он может бытьвыполнеп па логической схеме ИЛИ. Единичный сигнал иа выходе каждого D-триггера исчезает в .момент по влени  на его входе «Установка нул  управл ющего сигнала соответствующего канала 7-6. При направлении вращени  назад на вход «Установка нул  каждого триггера 29-31 сигнал 11риходит раньи е, чем на тактируемый вход, поэтому на выходе, триггеров и на выходе сумматора 32 сигналы Ьтсутстпуют . В момент времени ts подаетс  команда на вращение назад посредством размыкани 

ключа переключател  17 команд, что приводит к исчезновению единичных сигналов на входе 16, выходе логической схемы 15 и на управл ющем, входе 14. Управл емый блок 13 формирует сигналы дл  вращени  назад. Вентильный электродвигатель переводитс  в режим противовключени  и, продолжа  вращйтьс  .вперед,, эффективно тормозитс  на интервале времени с 15До . В момент времени вентильный электродвигатель останавливаетс  и начинает вращатьс  в противоположную сторону (назад) интервал времени с t/, до te). В момент времени tj датчик 20 направлени  вращени  фиксирует изменение направлени  вращени  вентильного электродвигател  и .па его выходе 21 {на выходе логического сумматора 32) по вл етс  нулевой сигнал. На выходе D-триггеров 29-31 отсутствуют сигналы , поскольку в каждом D-триггере на тактируемый вход управл ющий импульс поступает в тот. момент, когда па его ин , формационный вход управл юплий сигнал еще ие поступил, а па входе «Установка нул  имеет место логической единицы .

Переключение датчика 20 в момент времеии ts не приводит к срабатыванию трехвхо .аового формировател  23 сигнала на останов , так как на его входе 25 имеет место сигнал логической единипьс, соответствую-. и;ий команде «Пуск.

В момент времени tj в устройство посредством размыкани  ключа переключател  19 команд подаетс  команда «Стоп, что приводит К исчезновению единичного сигнала йа выходе переключател  19 команд «Пуск и «Стоп . Управл емый блок 13 формирует сигналы дл  вращени  вперед, поскольку на его управл ющем входе 14 по вл етс  единичный , сигнал. Вентильный электродвигатель переводитс  в режим противов слючеии 

и, продолжа  вращатьс  назад, эффективно тормозитс  на интервале времени с tg до tr. В момент времени tr вентильный электродвигатель останавливаетс  н начинает движение в противоположную сторону 5 (вперед). В момеит времени ig датчик 20 направлени  вращени  фиксирует изменение направлени  вращени  вентильного электродвигател  и на его выходе51 по вл етс  единичный сигнал. Этот сигнал форми0 руег D-триггер 31 на своем выходе. При этом на входах 22 и 24 трехвходового формировател  23 сигнала на останов имеют место единичные сигналы, а на входе 25 и на выходе - нулевые сигналы.

После формировани  на выходе трех5 входового формировател  23 сигнала на останов нулевого уровн  в управл емом ин верторе 26 происходитинвертирование , задающего направление вращени  и отключение одной группы, например анод0 пой, ключей преобразовател  9 частоты.Таким ,обр,азом вентильный электродвигатель перевод№с . в противрвключени  с огключе-1пюй одной-Труппой ключей преобразовател 9 . частоть, соответствует ре5 . жимудинамического: торможени .

При останове вентильного электродвигател , вращающегос  вперед, процессы в предлагаемо .м устройстве п ютека1от аналогичрюПовышение точности и умепьщепие времени останова , обеспечиваютс  за счет исс ключени  из алгоритма торможени  вентильного .электродвигател  режима торможени  под действием нагрузки (выбега) н обеспечени  останова путем комбинации активных , тормозных режимов протпвовключепи  н ди5 , намического торможени .

Предлагаемое устройство позвол ет повысить точность, умепьщить врем  и путь остаиова.

и.

Г6

и

и.

и.

1 Г-I

Uc

о 3f гл

и

J/

и

30

и

29

% 15)27-24

и

33

и

J4

и

23,28

а

гв,г4

uff

tot

a)t

6}f

6jf

r ш1

ut

u}f

Г 6jt

u}t

fi)t

6)t

&)t

&it

t

i.

t,t.

j t ts

t,t

71-8

Фиг. J

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ по авт. св. № 1029368, отличающееся тем, что, с целью повышения точности й уменьшения времени останова, в него введен управляемый инвертор с информационным и управляющим входами, включенный по информационному входу и выходу меж-, ду выходом первой логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и управляющим входом блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения соответственно, а управляющий вход инвертора подключен к выходу трехфазного формирователя сигнала на останов.

   SU „„ 1166255