Устройство для управления двигателем переменного тока

Союз СоветскнхСоцналнстнческнхРеспублик ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 1699645(5)М. Кд. 02 Р 7/62 осударстаеннь 1 н комитет СССР оо делам нзобретеннй н открытой(72) Авторы изобретения П. Федо М. Н, Глазов, Э. С. Никулин 71) Заявител ОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛ ПЕРЕМЕННОГО ТОЕА(54) телем переменного тока, содержащее че тыре усилителя мощносги, коммутирующих фазы двигателя, два инвертора и соединенный с входной шиной двухфазный генератор импульсов, выходы которого подключены ко входам двух усилителей непосредственно, а двух других - через инверторы 21.Недостатком известного устройства является сложность, ограниченный диапазон рабочих частот и низкая надежность.Цель изобрет тотного диапазонности.Поставленная цель достигается тем, что генератор импульсов содержит интегрирующий операционный усилитель, суммирующий операционный усилитель, релейный элемент, три ключа, трехпозиционный нуль-орган и два элемента И, подключенные своими входамц к выходу релейного элемента, соединенного со входами одних усилителя мощности и инвернадежность. Наиболее близким о техцическои сущизобретеццю явупранлецця двиганости к предложенном ляется устройство для Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству для частотного управления двигателями переменного тока и может быть использовано вследящих системах, системах автомати 5ческого регулирования, а также в другихустройствах с шаговыми двигателями.Известны устройства для управленияшаговым двигателем, содержащие наряду с усилителями мощности и распреде 1 Олителями импульсов, в качестве самостоятельных узлов усилителя рассогласования и генераторы управляемой частоты,позволяюцтие регулировать скорость вращения двигателя в зависимости от управ 15ляющего напряжения 11,Недостатком таких устройств является наличие сложных импульсных распределителей импульсов, обладающих низкойпомехоустойчивостью, что снижает их ения - расширение .часа и повышение надеж5 о 15 2 о 25 зо 40 45 50 55 тора, и входу ключа, связанного с одним из входов суммирующего усилителя, подключенного своим выходом к входам других усилителя мощности и инвертора, а вторым входом - с выходом интегрирующего усилителя, соединенного своими входами с выходами двух других ключей и входной шиной, связанной через нуль-ор ган с входом ключа суммирующего усилителя.Такое выполнение устройства расширяет диапазон рабочих частот и повышает надежность за счет исключения низкочастотных и ненадежных моточных элементов.На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для управления двигателем переменного тока, в частности шаговым, а на фиг. 2 - временные диаграммьг сигналов на отдЕльных элементах схемы.Устройство (фиг. 1) содержит усилители мощности 1, 2, 3 и 4, коммутирующие фазы 1, Л, Ш и 1 У шагового двигателя, инверторы 5, 6, двухвходовый интегрирующий операционный усилитель 7 с интегрирующим конденсатором 8 обратной связи и управляемым делителем 9, подключенным к входной шине и выполненным на резисторах 10, 1 1, 12 и 13, и ключах на транзисторах противоположной проводимости 14, 15, Выход интенгрирующего усилителя 7 подключен к релейному элементу 16 и к дополнитеФьному двухвходовому операционному усилителю 1 7, на одном входе которого включен резисторный делитель напряжения 18, 19, а на другом - ключ 20 на транзисторе 21, Цепь управления ключом 20 соединена с выходом трех- позиционного нуль-органа 22 также подключенного к входной шине О.В состав устройства управления входят также два элемента И 23, 24 на диодах 25, 26, и 2 г, 28, входы которых подключены к выходам релейного элемента 16, и нуль-органа 22,а выхо ды соединены с входами ключей 14, 15 управляемого делителя 9.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при 0-0 нуль-орган 22 находится в среднем положении и напряжение на его выходе равно нулю. При этом независимо от состояния релейного элемента 1 6 один из транзисторов ( 3 4 или 1 5) ключа, входящего в управляемый делитель напряжения 9, находится в проводящем состоянии, поскольку при положительном нап 5,ряжении О на выходе релейного элемента 16 диод 28 открыт, напряжениена выходе элемента И 24 равно нулю итранзистор 14 открыт источником положительного смещения +Е. Транзистор15 закрыт положительным напряжениемс выхода элемента И 23. При отрицательном напряжении на выходе релейного элемента 16 под действием источника смещения -Е открытым оказывается транзистор 15 (напряжение на выходе элемента И 23 равно нулю, таккак открыт диод 26). В то же времятранзистор 14 закрыт отрицательнымнапряжением с выхода элемента И 24.В зависимости от величины остаточныхпараметров транзиеторных ключей 14,15 и смещения нуля собственно операционного усилителя интегратор 7 перейдет в состояние положительного или отрицательного насыщения. Соответственнорелейный элемент 16 и двухвходовойоперационный усилитель 1 7 перейдут всостояние насыщения противоположныхзнаков. В результате две из четырехфаз двигателя окажутся под током, вто время как две другие обмотки будутобесточены. Такое состояние устройствауправления является устойчивым, оно соответствует неподвижному двигателю исохраняется до тех пор, пока входное напряжение не превысит порог чувствительности нульмэргана 22. Работа устройства при подаче входного сигнала иллюстрируется временнымидиаграммами фиг, 2. При положительном напряжении ц на выходе гнуль-органа 22 устанавливается положительное напряжение, открывающее транзистор 21 ключа 20. В зависимости от положения релейного элемента 16 напряжение О и (фиг. 2) на выходе интегрирующего усилителя 7 изменяется по линейному закону, вызывая переключения релейного элемента 16, что в свою очередь приводит к изменению направления интегрирования задающего напряжения. Так, например, если выходное напряжение релейного элементв 16 положительно, то на выходе обоих элементов 23, 24 вырабатываются положительные напряжения, в результате чего транзистор 14 открывается, а транзистор 15 закрывается. При этом положительное напряжение О поступает на неинвертнрующий вход интегратора 7 через делитель на резисторах 10, 1 1. Под действием этого напряжения выходной6996 1,") Выполнение устройства для управления двигателем переменного тока попредлагаемой схеме обеспечивает совмещение функций генератора и распределителя импульсов, повышая, тем самым,надежность устройства, расширяет функ 10 циопальные возможности, обеспечиваярежим фиксированного останова двигателя под током и расширяет частотныйдиапазон за счет применения быстродействующих ключевых элементов и опера 15 ционных усилителей,5сигнал интегратора Ц,изменяется в положительном направлеии и в момент времени, достигает порога переключениярелейного элемента 1 6, В результате релейный элемент 16 переходит в сос 1тояние отрицательного насыщения, что приводит к появлению отрицательного напряжения ка выходе элемента И 24 (открывается диод 27). Это напряжение закрывает транзистор 1 1 и входной сигнал 0 поступает на оба входа интегрирующего усилителя 7, обеспечивая перезаряд интегрирующего конденсатора 8 и уменьшение выходного напряжения интегратора Ц и . В момент времени(фиг. 2) напряжение Опостигает2другого порога переключения релейного элемента ( -) и релейный элемент 16 переходит в состояние положительного насыщения, после чего вновь вклю 20 чается транзистор 14 и изменяется направление интегрирования напряжения Ц , Такие процессы в схеме периодически повторяются.Сигнал с выхода релейного элемента поступает непосредственно на усилитель мощности 3 и через инвертор 6 на усилитель мощности 4. На два других усилителя мощности (1 и 2) сигнал О постуЗо пает с двухвходового операционного усилителя 17, который при (. 0 (замкнутом транзисторном ключе 20) работает в режиме инвертора-ограничителя, обеспечивая формирование напряжения прямоЗ 5 угольной формы из пилсюбразного напряжения на выходе интегратора. Как виднб из временных диаграмм, на фиг. 2 при 070 обеспечивается следующая очередность переключения фаз шагового дви гателя; 1-П, П-Ш, ШУ, 1 У, 1-П и т. д.Работа устройства управления при отрицательном задающем напряжении( О( 0) происходит аналогичным образом. Однако в этом случае выходной сигнал нуль-органа 22 принимает отрицательное значение, благодаря чему транзисторный ключ 20 размыкается и усилитель 16 работает в режиме усилителя-ограничителя без инвертирования входного сигнала, Другое отличие в работе устройства проявляется в том, что транзистор 14 остается в закрытом состоянии, а транзистор 15 переходит во включенное состояние при отрицательном напряжении на выходе релейного элемента 16, При Ц( О обеспечивается обратная очередность коммутации фаз двигателя; 1-1 У,1 У-Ш, Ш-П, П, 1-1 У и т, д., обеспечивающая реверсирование двигателя. Формула изобретения Устройство для управления двигателем переменного тока, содержащее четыре усилителя мощности, коммутирующих фа" зы двигателя, два инвертора и соедикенный со входной шиной двухфазный генератор импульсов, выходы которого подключены ко входам двух усилителей непосредственно, а двух других - через инверторы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения частотного диапазона, генератор импульсов содержит интегрирующий операционный усилитель, суммирующий операционный усилитель, релейный элемент, три ключа, трехпозиционный нульоргак элемента И, подключенные своими входами к выходу релейного элемента, соединенного со входами одних усилителя мощности инвертора, и входу ключа, связанного с одним из входов суммирующего усилителя, подключенного своим выходом к входам других усилителя мощности и иквертора, а вторым входомс выходом интегрирующего усилителя, соединенного своими входами с выходами двух других ключей и входной шиной, связанной через нуль-орган со входом ключа суммирующего усилителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Дискретный электропрпвод с шаговыми двигателями под ред, М, Г, Чиликина, М., "Энергия", 1971, с. 219-244.2, Коссов О. Л, Усилители мощностина транзисторах в режиме переключений,М., "Энергия", 1971, с, 399,1 оцписно Гираж 85 Ужгооод ЖКтнля ЕНИИПИ Заказ 7434/5 Филиял ГГ 1 ГГ ГйтРеут, Г