Устройство для управления вентильным электродвигателем

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 55 09) (1 И 15 и Н 02 Р 6/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ фИМ ото ,ВЛЕАТЕ ееся ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) УСТРОЛСТВО ДЛЯ УПРА.НИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИЛЕМ по авт. св.1029368, отличаю 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 управляюанм вхо- дом блока формирования сигналОв правого и левого направлений вращения соответственно, а управляющий вход инвертора подключен к выходу трехфазного формирователя сигнала на останов.Изобретение относится к электротехникей может быть использовано в системах и уст ройствах, где требуется 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 для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, цепи управления ключами 1 О которого связаны с выходом а-канального датчика положения ротора через управляемый блок формирования сигналов правого и левого направления вращения, первый управляющий вход которого подключен к вы,15ходу первой логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два входа которой связаны с входом задатчика направления вращения и выходом триггера команд Пуск и Стопсоответственно, подключенный к выходугп-канального датчика положения ротора 20датчик направления вращения и трехвходовый формирователь управляющего сигналана останов, выход которого подключен к второму управляющему входу блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения, причем к первому входу трехвходового формирователя управляющегосигнала на останов подключен выход датчика направления вращения, к второму входу указанного формирователя - выход первой логической схемы ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ 30ИЛИ, а к третьему входу - выход триггеракоманд Пуск и Стоп 111,Недостатками известного устройства управления являются низкая точность позиционирования и достаточно большое время торможения, Это объясняется тем, что устройство формирует сигнал на останов, когдавентильный электродвигатель уже изменилнаправление вращения и разогнался на угловом интервале, соответствующем угловойпогрешности датчика направления вращения. Время торможения вентильного электродвигателя на выбеге в этом случае. становится зависимым,от приложенного моментанагрузки и может превышать время торможения вентильного электродвигателя с но 4 инальной частоты вращения до нуля в,45режиме противовключения. Таким образом,путь, пройденный, вентильным электродви"ателем на выбеге, является непрогнозируемым,Цель изобретения - повышение точности и уменьшение времени останова вентильного электродвигателя.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство, введен. управляемый инвертор с информационным и управляющим входами, включенный по информационному вхо 5ду и выходу между выходом первой логичес-кой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и управ. 2ляющим входом блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения соответственно, а управляющий вход инвертора подключен к выходу трехфазного формирователя сигнала на останов,На фиг. 1 представлена блок-схема устнроиства для управления вентильным электродвигателем; на фиг, 2 - пример выполнения. управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения; на фиг. 3 - диаграммы напряжений в уз-лах блок-схемы устройства.Рассмотрим построение устройства дляуправления на примере вентильного электродвигателя, содержащего синхронную машину 1 с трехсекционной якорной обмоткой 2 и индуктором 3, на валу 4 которого установлен датчик 5 положения индуктора с тремя выходными каналами 6 - 8 и преобразователь 9 частоты, к выходам 10 - 12 которого подключейа трехсекционная якорная обмотка 2, Цепи управления ключами преобразователя 9 частоты подключены к выходу многоканального датчика 5 положения индуктора через управляемый блок 13 формирования сигналов Вперед правого илевого вращения, управляющий вход 14 которого связан с выходом логической схемы ИСКЛЮЧАЮШЕЕ 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 направления вращения, вход которого подключен к выходу многоканального датчика 5 положения индуктора, а выход 21 - к первому входу 22 трехвходового формирователя 23 сигнала на останов, второй вход 24 которого подключен к выходу первого управляемого инвертора, а третий вход 25 которого подключен к выходу логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15, а третий вход 25 подключен к выходу переключателя команд Пуск и Стоп. Выход трехвходовогоформирователя 23 сигнала на останов связан с цепями управления одной группы (анодной или катодной) ключей преобразователя 9 частоты через второй управляющий вход блока 13,Кроме того, устройство содержит так же управляемый инвертор 26, информационный 27 и управляющий 28 входы которого подключены к выходу логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и к выходу трехвходового формирователя 23 сигнала на останов соответственно, а выход подключен к управляющему входу 14 блока 13 формирования сигналов Вперед и Назад,Датчик 20 направления вращения содержит по числу каналов датчика 5 положения индуктора три 1:1-триггера 29 - 31, выходы которых подключены к входам логического166255 35 40 45 50 55 Эсумматора 32, выход которого является выходом 21 латчика 20 направления вращения. Трех вхоловьй формирователь 23 сигнала на останов содержит логическую схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и логические схе-мы НЕ 34 и И - НЕ 35. Выход логической схемы ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 33 и выход логической схемы НЕ 34 подключены каждый к соответствующему входу логической схемы И - НЕ 35, выход которой является выходом трехвхолового формирователя 23. 10Устройство получает питание от источника 36 электрической энергии.Синхронная машина может быть любого типа, например с возбуждением от постоянных магнитов. Датчик 5 положения ицлуктора может быть любого тица, например15 индуктивный с подмагничиванием. В его каналах 6 - 8 формируются сигналы о положении ицдуктора 3 синхронной машины 1, смещенные в данном случае один относительно другого на 2 М/3. Длительность каж дого сигнала соответствует угловому пово. роту ротора ца Х . Для направления вращеция вперед принята следующая последовательность сигналов: каца,1 6 - канал 7 - канал 8. Преобразователь 9 частоты может быть любого типа, например двухполупериодный, выполненный ца транзисторах, Такт коммутации для лвухполупериолного преобразователя частоты составляет Х/3,Управляемый блок 13 формирования сигналов.правого и левого направления враще ния может быть выполнен на базе различных логических схем, например ца трех логических схемах ИСКЛЮЧА 101 ЦЕЕ ИЛИ 37 и формирователе 38 сигналов управления преобразователем частоты (фиг. 2). При цаличии единичного входного сигнала на управляющем,входе 14 сигналы с каналов 6 - 8 датчика 5 положения ицлуктора проходят через управляемый блок 13 ца цепи управления ключей преобразователя 9 частоты без изменения. При этом латчцк 5 положения нцлуктора установлен в вентильном лвцгптеле "лля обеспечения врагцеция вцерел. При нулевом входном сигнале ца управляющем входе 14 сигналы с каналов 6 - 8 датчика 5 инвертируются в управляемом блоке 13. Это эквивалентно сдвигу чувствительных элементов датчика 5 положения ццлуктора на У/, что обеспечивает реверс вецтильиого электролвигатсля. Управляемый ицвсртор 26 выполнен, например, на логической схеме ИСКЛ 10 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ с прямым выходом.Работу устройства поясцякт диаграммы напряжений, представленные на фиг. 3, Индексы прн напряжениях ца фиг, 3 совпадают с позициями блок-схемы на фцг. 1.При подключении устройства к источнику электрической энергии и задании направления вращения, например, впсрел посредством замыканияключа переключате. ля 17 команд (интервал времени ьвентильцый электродвигатель находится в состоянии покоя, поскольку трехвходовый формирователь 23 сигнала на останов, связанный с цепями управления одной группы, например анодной, ключей преобразователя 9 частоты вырабатывает сигнал логического нуля и поллерживает их в закрытом состоянии. Трехвхоловый формирователь 23 может быть подключен к цепям управления одной группы (анодной или катодной) ключей или непосредственно через развязывающие элементы, например диоды, илн через управляемый блок 13. В этом случае блок 13 вь 1 полняется по схеме, изображенной ца фиг. 2, и работает в соответствии с законами цифровой логики.Формирование на выхоле трехвходового формирователя 23 логического нуля обеспечивается за счет того, что при подключении к источнику 36 электрической энергии Р- триггеры 29 - 31 датчика 20 направления вращения устанавливаются в нулевое положение, при этом на ьыходе логического сумматора 32 тоже присутствует логический ноль. На входах 22 - 25 трехвхолового формирователя 23 сигналы также отсутствуют.При подаче команды Пуск путем замыкания ключа переключателя 19 команд в момент времени 1 на входах 24 и 25 ц ца выходе трехвходового формирователя 23 появляются елиничцые управляюцие сигналы, уп равляемый блок 13 формирует сигналы для вращения вперед, поскольку ца его управляющем входе 14 присутствует единичный сиг. нал, поступаюцгцй с выхода второго управляемого ццвертора 26. Вецтцльцый электродвигатель начинает вращаться вперед и работает в этом режиме на интервале времецц с а ло (з. На выходах Р-триггеров 29-31 псрцолическц формируются елиццчныс сигналы, поскольку в каждом Р-триггере ца тактируемый вхол управляющий импульс с каналов 7 - 6 датчика положения ццдуктора поступает в тот момент, когда на его информационном входе уже имеет место управляюцгий сигнал с соответствующего канала. Логический сумматор 32 суммирует единичные сигналы с выходов триггеров 29 - 31. Оц может быть выполнен ца логической схеме 1 ЛИ. Единичный сигнал ца выходе кажлого Р-триггера исчезает в.момент по. явления ца его вхоле Установка нуля уп. равлякгщсго сигнала соответствующего кацапа 7 - 6. Прц направлении врагцеция назад ца вход Установка нуля каждого триг- гера 29 - 31 сигнал црцхолцт рацьи.е, чем ца тактцруемый вхол, поэтому ца выходе триггеров и ца выходе сумматора 32 сигналы отс) тств уют.В момент времени 1; подается команда на вращение назад посредством размыкания1166255ключа переключателя 17 команд, что приводит к исчезновению единичных сигналов на входе 16, выходе логической схемы 15 и на управляющем. входе 14. Управляемый блок 13 формирует сигналы для вращения назад. Вентильцый электродвигатель пере водится в режим противовключения и, продолжая вращаться вперед эффективно тормозится на интервале времени с (з до (. В момент времени т 4 вентильный электродвигатель останавливается и начинает вра щаться в противоположную сторону (назад) интервал времени с (, до (6) В момент времени (з датчик 20 направления вращения фиксирует изменение направления вращения вецтильцого электродвигателя и,ца его выходе 21 (ца выходе логического сумматора 32) появляется нулевой сигнал. На выходе Р-триггеров 29 - 31 отсутствуот сигналы, поскольку в каждом Р-триггере ца тактируемый вход управляющий импульс поступает в тот момент, когда ца его цц формационный вход управляющий сигнал еще це поступил, а ца входе Установка нуля имеет место сигнал логической единицы.Переключение датчика 20 в момент времени (5 це приводит к срабатыванию трех 25 входового формирователя 23 сигнала ца останов, так как на его входе 25 имеет место сигнал логической единицы, соответствующий команде Пуск.Б момент времени ( в устройство посред- ством размыкация ключа переключателя 19 команд подается команда Стоп, что привОдит к исчезновению единичного сигнала ца выходе переключателя 19 команд Пуск и Стоп, Управляемый блок 13 формирует сигналы для вращения вперед, поскольку ца З 5 его управляющем входе 14 появляется единичный сигнал. Вентильный электродвигатель переводится в режим противовключеция би, продолжая вращаться назад, эффектив. но тормозится на интервале времени с до 1 е. В момент времени 1 г вецтильнцй электродвигатель останавливается и начинает движение в противоположную сторону (вперед). В момент времени 1 а датчик 20 направления вращения фиксирует измене-. ние направления вращения вентильного электродвигателя й на его выходец появляется единичный сигнал. Этот сигнал формирует Р-триггер 31 ца. своем выходе. При этом на входах 22 и 24 трехвходового формирователя 23 сигнала на останов имеют место единичные сигналы, а на входе 25 и на вьходе - нулевые сигналы.После формирования ца выходе трехвходового формирователя 23 сигнала на остапов нулевого уровня в управляемом инверторе 26 происходит инвертирование снгпала, задающего направление вращения и отключение одной группы, например анодпой, ключей преобразователя 9 частоты. Таким ,образом вецтильцый электродвигатель переводится в режим против;включения с отключенной одной группой ключей преобразователя 9,частоты, что соответствует режиму динамического; торможения. При остацове вентильцого электродвигателя, вращающегося вперед, процессы в пред. лагаемом устройстве протекают аналогичноПовышение точности и уменыпецие времени остацова обеспечиваются за счет исклочеция цз алгоритма торможения вентиль- ного .электродвигателя режима торможения под действием нагрузки (выбега) и обеспечепця астапова путем комбинации активных тормозных режимов протпвовключепия ц ди цамического торможения.Предлагаемое устройство позволяет повысить точность, уменьшить время и путь оста нов а.ВНИИПпо 113035. М лиал ППП Состпвнте 1 Текред И. В Тнранеб 4 Ь Госутарственног делам Мзобретенн осква, Ж - 35, Ра Патентэ; г. Уж