Способ регулирования частоты вращения вентильного двигателя и устройство для его осуществления

, Н 02 К 29 ОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ РЕТЕН КО ИДЕТЕЛЬСТВУ ВЛЕОПИСАНИЕ И(71) Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева(53) 62-83:621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 307476, кл. Н 02 К 29/06, 1971.Авторское свидетельство СССР В 692013, кл. Н 02 К 29/06, 1979.Авторское свидетельство СССР М 767908, кл, Н 02 К 29/06, 1980. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТ НИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании широкорегулируемых электроприводов. Целью изобретения является снижение потерь при регулировании, .Управляющее воздействие для ключей анодной и катодной групп коммутатора в цепи обмотки якоря вентильного двигателя формируют по результату измерения углового положения ротора вентильного двигателя с помощью датчика 1 положения с чувствительными элементами. Это воздействие формируют в виде одного импульса напряжения, ширину которого. регулируют по переднему и заднему фронту симметрично на величину, апре- Б1679594 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании широкорегулируемых электропроводов на базе вентильного двигателя постоянного тока с искусственной коммутацией. 5Цель изобретения - снижение потерь при регулировании.На фиг.1 представлено устройство для реализации способа регулирования частоты вращения вентильного двигателя; на фиг.2 - 10 временная диаграмма. работы устройства,Устройство для регулирования частоты вращения вентильного двигателя содержит основной датчик 1 (фиг.1) положения роторай 15 с М чувствительными элементами, - логи 2ческих схем И 2 с двумя входами, первые входы которых соединены соответственно сКпервыми - чувствительными элементами датчика 1 положения ротора, и основной И-входовый формирователь 3 импульсов управления коммутатором в цепи якорной обмотки вентильного двигателя.Устройство содержит также дополни тельный датчик 4 положения ротора с и чувствительными элементами, при этом п Й, дополнительный М-входовой формирователь 5 импульсов, дифференцирующую цего и обратного счета счетчика 10 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепочки 6, выходы переноса прямого и обратного счета счетчика 10 соединены соответственно с входами ВЗ- триггера, выход которого подключен к вторым входам - логических схем И 2.М2йВыходы - логических схем И 2 соединены2Мс - первыми входами формирователя 32импульсов управления, другие - входовМ 2 о Мкоторого подключены к другим - чувст 2вительным элементам датчика 1 положения ротора.В устройстве способ регулирования частоты вращения осуществляется следующим образом.На каждом межкоммутацианном интервале ф = 2 жlпр, где щ - число фаз обмоток якоря вентильного двигателя, р - число пар полюсов вентильного двигателя, поочередно подключают секции обмотки якоря к источнику питания, с помощью основного датчика 1 положения ротора измеряют угловое положение ротора вентильного двигателя, На выходе датчика 1 положения ротора вырабатываются импульсы а и в (на фиг,2 показаны только два импульса из И) прямоугольной формы длительностью 360 2/й зл,градусов, сдвинутые относительно друг 5 друга на угол, равный 360/М эл,градусов,которые поступают на входы формирователя 5.импульсов. На выходе формирователя 5 импульсов появляются импульсы в длительностью 360/М эл.градусов, сдвинутые относительно друг друга на 360/й эл.град.Эти прямые и инверсные импульсы г, полученные инвертированием прямых импульсов в на выходе элемента 9 НЕ, а также сигналы д с выхода датчика 4 положения ротора поступают на входы формирователя 8 импульсов. Запись числа К, определяющего ширину импульса на выходе формирователя в счетчике 10 импульсов осуществляется в момент прихода на его 30 40 45 деляемую требуемым значением напряжения на офиотке якоря вентильного двигателя, Для этого в устройство введены датчик 4 положения ротора с и чувствительными элементами, формирователи импульсов 5, 8, логический элемент 9 НЕ, дифференципочку 6, ЯЯ-триггер 7, дополнительныйМформирователь 8 импульсов с - входами2и двумя выходами, логический элемент НЕ9 и счетчики 10 импульсов с К входами записи, счетным входом, входами прямого и обратного счета и выходами, переноса прямого и обратного счета, М входов дополнительного формирователя 5 импульсов подключены к М чувствительным элементам основного датчика 1 положения ротора, а выход формирователя 5 импульсов - к входам логического элемента НЕ 9, дифференцирующей цепочке 6 и первому входу второго дополнительного формирователя 8 импульсов, второй вход которого соединен с выходом логической схемы НЕ 9, а третий вход - к выходу дополнительного датчика 4 положения ротора, а выходы формирователя 8 импульсов соединены с входами пряморующая цепочка 6, счетчик 10 импульсов и ЯЯ-триггер 7, В результате включение ключа коммутатора на межкоммутационном интервале происходит только один раз за интервал. Поэтому потери в преобразователе снижаются. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.1679594 10 О - ОК 360Оф нп 20 25 30 35 40 45 50 55 счетный вход С дифференцированных импульсов е отрицательной полярности, формируемых дифференцирующей цепочкой 6 в моменты спада прямых импульсов вС выхода формирователя 8 импульсов на вход обратного счетчика 10 импульсов поступают импульсы ж с дополнительного датчика положения ротора в течение прохождения инверсного импульса длительностью 360/й эл.град. Счетцик 10 импульсов начинает отсчет этих импульсов, длительностью 360/М эл.град. в обратном направлении. По мере отсчета счетчиком 10 импульсов числа К сигналов на его выходе переноса обратного счета появляется импульс и переноса, который осуществляет перевод триггера 7 в положение логического нуля и на его выходе сигнал л становится равным нулю. За время прохождения инверсного импульса г в счетчик 10 импульсов зафиксируется число (М-К), где М - число импульсов длительностью 360/п эл,град. с дополнительного датчика 4 положения ротора за период 360/й эл.град.В момент прохождения прямого импульса в импульсы с датчика 4 положения ротора через второй формирователь 8 импульсов поступает на вход ("+1") прямого счета счетчика 10 импульсов. Последний начинает счет импульсов в прямом направлении. По мере отсчета счетчиком 10 числа (М - К) импульсов с датчика 4 положения ротора на его выходе (2 л) переноса прямого счета, где л - число разрядов счетчика 10, появляется импульс к переноса. осуществляющий перевод триггера 7 в исходное положение с импульсами и на выходе. Таким образом, изменяя число К, записываемое на вход записи счетчика 10 импульсов, изменяем ширину сигналов л на выходе триггера 7 в диапазоне от 0 до 360 2/М эл.град. причем, если передний фронт сдвигается вправо, то задний фронт этого же сигнала сдвигается влево на такую же величину и наоборот. Далее сигналы л поступают на вторые входы логических схем И 2. на выходе которых импульсы появляются лишь в том случае, если на их входе имеется сигнал с выхода триггера 7 и соответствующего четного чувствительного элемента датчика 1 положения ротора.Эти импульсыМпоступают на первые - входы формиро 2вателя 3 импульсов управления, на другие - входы которого поступают имМ2пульсы с нечетных чувствительных элементов датчика 1 положения ротора. В формирователе 3 импульсов формируется управляющее воздействие на анодную и катодную группы ключей коммутатора в виде одного импульса. Эти импульсы не регулируются по ширине, что обеспечивает надежную работу коммутатора на всем диапазоне регулирования длительности выходных импульсов, В противном слуцае при ширине регулируемого импульса менее 360/й эл.град. в определенный момент времени может оказаться вклюценным только один . вентиль преобразователя анодной (или катодной) группы и протекание тока через преобразователь окажется невозможным,Величина напряжения на обмотке якоря вентильного двигателя может быть опреде-, лена по выражению: где Оип - напряжение источника питания на входе вентильного преобразователя;К - число, определяющее ширину управляющего воздействия;и - число импульсов за период частоты вращения двигателя от датчика 4 положения ротора;й - число ключей вентильного коммутатора.Регулирование ширины (длительности) выходного импульса происходит дискретнопчерез 2 эл,град, Таким образом точность регулирования определяется точностью изготовления сигнального диска дополнительного датчика 4 положения ротора, а дискретность регулирования зависит от числа и импульсов датчика 4 и может составлять до 0,2 эл,град. Регулирование ширины выходных импульсов обеспечивается в диапазоне от 0 до 360 2/й эл.град., сохраняя при этом постоянным угол между осями потоков якоря и возбуждения вентильного двигателя, При указанном способе регулирования по сравнению с частотно-импульсным способом улучшается частотный спектр кривой тока и напряжения. Поэтому потери в двигателе снижаются. При частотно-импульсном способе регулирования чаСтота включения ключа на межкоммутационном интервале тем больше, чем больше число импульсов на интервале. В предлагаемом способе включение ключа происходит только один раз за интервал, поэтому потери в преобразователе резко снижаются.Формула изобретения 1. Способ регулирования частоты вращения вентильного двигателя, при котором на каждом межкоммутационном интервалеф = 2 л/гпр подключают секции обмотки якоря вентильного двигателя к источнику питания, измеряют угловое положение ротора вентильного двигателя и по измеренному значению угла формируют управляющие воздействия на анодную и катодную группы ключей коммутатора обмотки якоря вентильного двигателя, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения потерь при регулировании, управляющие воздействия формируют в виде одного импульса напряжения, ширину которого регулируют по переднему и заднему фронтам симметрично на величину, определяемую требуемым значением напряжения на обмотке якоря вентильного двигателя, где а - число фаз якорной обмотки, р - число пар полюсов вентильного двигателя,2, Устройство для регулирования частоты вращения вентильного двигателя, содержащее датчик положения ротора сМ И чувствительными элементами, - двух 2 входовых логических схем И, первые входыИ которых соединены с первыми - чувстви 2тельными элементами датчика положения ротора, Й-входовой формирователь импульсов управления ключами анодной и катодной групп коммутатора в цепи обмотки якоря вентильного двигателя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижения потерь при регулировании, введены дополнительный датчик положения ротора с п чувствительными элементами, счетчик импульсов с входом записи, счетным входом и входами прямогои обратного счета, логический элемент НЕ, дифференцирующая цепочка, до полнительные Й-входовый формировательимпульсов и формирователь импульсов с й- входами и двумя выходами, М входов 2первого дополнительного формирователя 10 импульсов соединены соответственно с йчувствительнымиэлементами основного датчика положения ротора, а выход - с входами элемента НЕ, дифференцирующей цепочки и с первым входом второго 15 дополнительного формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом дополнительного датчика положения ротора, а третий вход - с выходом логического элемента НЕ, выходы второго допол нительного формирователя импульсовподключен к входам прямого и обратного счета счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепочки, выходы переноса прямого и 25 обратного счета счетчика подключены к соответствующим входам ВЗ-триггера, выходИкоторого соединен с вторыми входами2логичесКих схем И, выходами подключен- ЗО ных к трем первым входам основного Неходового формирователя импульсов, три других входа которого подключены к другим - чувствительным элементам основй235 ного датчика положения ротора, где ий.1679594Составитель А. Головенкоедактор Н.Яцола Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова Заказ 3220 Тираж Подписное . ВНЦИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственио-издательский комбинат "Патент"г. Ужгород, ул, Гагарина, 101