Устройство для управления вентильным электродвигателем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБ ЛИН 9) (1 51277 2 Р 6/ 51)(54) УСТРОЙСТВ ТИЛЬНЬК ЭЛЕКТР (57) Изобретен технике и може 24-07 ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНДВИГАТЕЛЕИотносится к электро быть использовано Бюл.Р 30ский ордена Трудовогени политехническийВ.В.Куйбышеватный, А.И.Скороспешки М.С.Ольшанский292(088.8)е свидетельство СССРН 02 Р 7/62, 1972,свидетельство СССР02 Р 7/62 ь 1981 ля управления вентдвигателем. Цель иэ м электро тения Ус ние ощение . ходовых ой л которыхиков 3кф схемодключе ео ругие к рормцробащеяям импуясо 3 упроояея бене ияямиЬг. 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Куйбышев Красного Энам институт им,(72) В,Д.Каре В.Е.Высоцкийнадежности и уп во содержит И/2 ИЛИ 1,2, входы к выходам И датч отора, М логичес входы которых п ам датчиков 3, а1251277 выходу элемента сравнения 5, генераторы 6 и 7 трапецеидальных напряжений и селекторы 8 и 9 сигналов. Гене - раторы 6 и 7 реализуют функцию 01;и на интервале= 0 до - 27/В ы и функцию О =- К ына интервале от г. = 27/Ис, до= 2 М/и /2, где Т - время, Ц - напряжение генератора, (д - частота вращения, К коэффициент пропорциональности, Каждый из селекторов 8 и 9 состоит из двухвходовых линейно-импульсных схем совпадения И 10, 11 и подключенной к их выходам двухвходовой линейно-импульсной схемы ИЛИ 12, выходы которой являются выходами селектора. Выход элемента ИЛИ 1 соединен с входом генератора 6 и с первыИзобретение относится к электротехнике, в частности к вентильнымэлектродвигателям, питающимся от сети постоянного тока через полупроводниковые коммутаторы, управляемыеот датчиков положения ротора,Целью изобретения является повышение надежности и упрощение схемы,11 а фиг.1 представлена блок-схемаус.тройства; на фиг.2 - временныедиаграммы работы устройства; нафиг.За, б - примеры принципиальныхсхем генератора трапецеидальногонапряжения ч селектора сигналов,Устройство для управления вентильным электродвигателем (фиг.1) содержит два И/2-входовых элемента ИЛИ1,2, входы которых предназначены дляподключения к выходам И датчиков 3положения ротора, И логических схем,И 4, первые входы которых предназначены для подключения к выходам датчиков 3 положения ротора, а вторыевходы объединены и подключены квыходу элемента сравнения 5, имеющего два управляющих входа и один задающий, два генератора 6 и 7 трапецеидальных напряжений и два селектора 8 и 9 сигналов, каждый из которыхсостоит из двух двухвходовых линейноимпульсных схем совпадения И 0,11 ми входами схем совпадения И О,Выход элемента ИЛИ 2 соединен свходом генератора 7 и с вторыми входами схем совпадения И 1 О. Выходыгенераторов 6 и 7 соединены соответственно с вторыми входами схем совпадения И 10, 11. Выходы селекторов8 и 9 сигналов соединены с входамиэлемента сравнения 5. Введение генераторов 6,7 и селекторов 8, 9 сигна -лов позволяет сократить число блоковработающих в активном режиме,и числоэлементов в схеме устройства, требующихиндивидуальной настройки,так как генераторы трапецеидального напряжения полностью заменяют работу двух генераторов треугольного и одного генераторапилообразного напряжения. 4 ил,и подключенной к их выходам двухвходовой линейно-импульсной схемыИЛИ 12, выходы которой являютсявыходами селекторов 8 и 9 сигналов. Выходы первого 1 /2-входового логического элемента ИЛИ соединены с входом первого генератора 6 трапецеидальных напряжений и с первыми входами первых 10,10. линейно-импульсных схем совпадения И каждого селектора 8,9 сигналов, выходы второго 2 /2-входового логического элемента ИЛИ соединены с входом второго генератора 7 трапецеидальных напряжений и с первыми входами вторых 11, 11 .1 линейно-импульсных схем совпадения И каждого селектора сигналов выходы первого генератора 6 трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами первой 1 О в первом селекторе 8 сигналов и второй 11,1 во втором селекторе 9 сигналов линейно-импульсных схем совпадения И, выходы второго генератора 7 трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами второй 11 в первом селекторе 8 сигналов и первой 10.1 во втором селекторе 9 сигналов линейно-импульсных схем совпадения И выходы селекторов сигналов соеди125277 иены с управляющими входами элемента сравнения 5.Генераторы трапецеидального напряжения релизуют Функцию Б = Кис на интервале от= О до Т = 2/К О5 и П = Км на интервале от27- доМь (Б/2)ы нейно-импульсных схем совпаденияИ 10,10.1 - сигналы импульсной Формы (фиг,2 и,к). Линейно-импульсныесхемы ИЛИ 12 и 12.1 селекторон 8и 9 сигналов суммируют соответственно пилообразные (Фиг,2 з) и импульсные-напряжения (фиг.2 л), образуясигналы линейно-нарастающего пилообразного напряжения с периодом 7 Ии сигнал постоянного напряжения. Навеличину последнего можно воздействовать автоматически, изменяя напряжение задания (Фиг.2 м), или вручную,н зависимости от режима работы двигателя,Конструктивно селекторы 8 и 9 сигналов могут быть реализованы намикросхеме 190 КТ 2, имеющей четыревхода и два ныхода (фиг.3 б),Элемент сравнения 5 являетсяузлом, огределяющим время задержки иили опережения включения очередноговентиля. Срабатывание этого элементапроисходит н тот момент, когда нарастающее напряжение пилообразнойформы с выхода селектора 8 сигналастанет равным постоянному напряжению (Фиг.2 н). Далее сигналы(Фиг.2 о,п) с помощью логических схемсовпадения И 4 разделяются по каналам системы управления, число которых соответствует числу вентилей.На выходе каждой из логических схемсовпадения И 4 сигнал появляется лишьв том случае, если на его входеимеется сигнал с элемента сравненияи соответстнующЕго выхода схем датчиков положения ротора.Работа двигателя, например, с числом секций (фаз) 3 с дополнительнымустройством осуществляется следующимобразом,Если в какой-то момент временипри работе двигателя сказался включенным один выход датчика 3 ротора(Фиг.2 а), то на выходе, соединенномс входом генератора 6 трапецеидального напряжения через элемент 1 ИЛИ,появляется импульс длительностью60 град.эл. (Фиг.2 б), н течение котоного напряжение на выходе генераУстройство работает следующим образом,При работе вентильного двигателя от датчиков 3 положения роторапоявляются импульсы, прямоугольнойОформы длительностью 360 /1 эл.град,(фиг,2 а). Сигналы с нечетных номеров выходов датчика 3 положенияротора подаются на входы логическогоэлемента ИЛИ 1, с выхода которогопоследовательность импульсов(фиг,2 б) управляет работой генератора 6 трапецеидального напряженияи селекторов 8 и 9 сигналов. Сигналыс четных номеров выходов датчика 3положения ротора поступают на входылогического элемента ИЛИ 2, с выхода которого последовательностьимпульсов (фиг.2 д) управляет работой генератора 7 трапецеидальногонапряжения и селекторов 8 и 9 сигЗОналов. Таким образом на выходах логических элементов ИЛИ 1 и 2 сигналы сдвинуты относительно друг другана половину периода. В качестве генератора трапеце- З 5 идального напряжения может быть использован, например, интегратор, конденсатор, в цепи обратной связи которого зашунтиронан переходом МОП-транзистора (Фиг.3 а). При нали чии сигнала на входе интегратора его конденсатор заряжается до некоторого постоянного уровня,при этом напряжение на его выходе изменяетсяпо линейному закону,а при отсутствии сигнала - 45 фиксируется на этом уровне, В момент подачи сигнала на короткое время импульсом, сформированным дифференцирующей цепью, через импульсный трансформатор включается шунтирую щий МОЛ-транзистор и (Фиг,За) напряжение на конденсаторе интегратора уменьшается до О.Поскольку схемы генераторов 6 и 7 трапецеидальных напряжений идентичны,55 скорости нарастания напряжения на их выходах одцнаковь. Фазоньп сдвиг между сигналами генераторов 6 и 7 равен половине периода (Фиг,2 в,е)Селектор 8 сигналов выделяет с помощью линейо-импульсньх схем совнадения И О,их входных сигналонтрапецеидального напряжения сигналыпилообразной формы (фиг.2 г,ж), аселектор 9 сигналов с помощью ли 2577тора линейно нарастает, а затем фиксируется на некотором постоянном уровне (Фиг.2 в). Через интервал 60 град.эл. на входе другого генератора появляется импульс от другого эпемента ИЛИ 2 (фиг,2 д), в результате чего напряжение на его вь 1 ходе также начинает нарастать по линейному закону, а затем по истечении 60-градусного интервала фиксируется (фиг.2 е,. В момент окончания импульса с второго выхода датчика 3 положения ротора конденсатор генератора 6 шунтируется переходом МОП-транзистора (Фиг.За) и напряжение не его выходе оказывается равным нулю. Аналогично разряжается конденсатор генератора 7 в момент прекращения сигнала с выхода схемы ИЛИ 1 и происходит сброс напряжения на его выходе, Сигналы с генераторов 6 и 7 трапецеидального напряжения разделяются селекторами 8 и 9 сигналов на пилообразное (Фиг.2 з) и постоянное напряжения (фиг,2 л), сравниваются друг с другом и с постоянным напряжением задания на элементе сравнения 5 диаграммь фиг.2 м, н) и поступают на схемы совпадения И ь диаграммы (фиг, 2 о). Полученные импульсные сигналы используются в каскадах, которые обеспечивают подачу импульсов соответствующей длительности Фиг.2 п на управляющие электроды вентилей преобразователя (коммутатора).Данное устройство позволяет упростить схему регулирования угла опережения, повысить линейность регулирования и надежность при сохранении широкого диапазона регулирования угла опережения. Изменение угла наклона пилообразного напряжения компенсируется в данной схеме соотг ветствующим изменением уровня постоянного напряжения на схеме элемента сравнения, поскольку он определяется скоростью нарастания напряжения на выходе генератора трапецеидального сигнала, Таким образом, вне зависимости от частоты вращения и факторов, влияющих на скорость нарастания напряжения генераторов трапецеидального сигнала, угол опережения остается неизменным.Упрощение данного устройства всравнении с прототипом достигаетсяза счет уменьшения числа блоков,работ;пощих в ктивном режиме. Вданном устройстве - два генераторатрапецеидального напряжения, а впрототипе - два генератора треугольного напряжения и один генераторпилообразного напряжения. Крометого, количество элементов уменьшенон два раза. Уменьшение количества 10 блоков, требующих индивидуальнойнастройки, повышает надежность работы электрической схемы, Таким образом уменьшается как количествосамих элементов устройства, так и 15 число блоков, работающих в активномрежиме с невысокой помехоустойчивостью. Формула и з о б р е т е н и я20Устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащеедва И/2-входовых элемента ИЛИ, входыкоторых предназначеня для подключенияк выхоам датчика положения ротора,И логических схем И, первые входыкоторых предназначены для подключенияк выходам датчика положения ротора,а вторые входы объединены и подключены к выходу элемента сравнения имеУющего два управляющих входа и одинзадающий о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения схемы иповышения надежности, в нее введеныдва генератора трапецеидальных напряжений, реализующих Функцию ПКМ на интервале от Т = О до С27/Ы и Б = КЫ на интервале от27/Иц, до= 21/Хы, где Свремя реализации функции генератора 40напряжений, с; П - выходное напряжение генератора,.В; Ы - частота вращения, рад/с; К - коэффициент пропорциональности; И - число датчиковположения ротора и два селекторасигналов, каждый из которых состоитиз двух двухвходовых линейно-импульсных схем совпадения И и подключеной к их выходам двухвходовой линейно-импульсной схемы ИЛИ, выходыкоторой являются выходами селекторовигналов причем выходы первого И/2 входового логического элемента ИЛИсоединены с входом первого генератора трапецеидальных нагряжений ис первыми входами первых линейноимпульсных схем совпадения И каждогоселектора сигналов, выходы второгоН/2-входового логического элемента1251277 Составитель В.ТарасовТехред Г.Гербер Корректор М.Пожо Редактор М.Ба Заказ 4424/56 раж 63ИИПИ Государственного к по делам изобретений и Москва, Ж"35, Раушска Т Подписноемитета СССРоткрытийнаб., д.4/5 130 1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 ИЛИ соединены с входом второго генератора трапецеидальных напряженийи с первыми входами вторых линейноимпульсных схем совпадения И каждогоселектора сигналов, выходы первогогенератора трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входамипервой в первом селекторе сигналови второй во втором селекторе сигна -лов линейно в .пульсных схем совпадения И, выходы второго генератора трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами второй в первом селекторе сигналов и первойво втором селекторе сигналов линейно-импульсных схем совпадения И, выходы селекторов сигналов соединены с управляющими 1 О входами элемента сравнения.