Устройство для управления вентильным двигателем

(71) Заявитель Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИ,ЛЬНЫМ ДВИГАТЕ,ЛЕМИзобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным двигателям постоянного или переменного тока, питающимся через полупроводниковые преобразователи, которые управляются с помощью датчиков положения ротора. 5Известен регулятор для вентильных электродвигателей с тиристорным коммутатором, в котором угол опережения включения секции задается сравнением постоянного напряжения, соответствующего величине тока, с пилообразным напряжением, а частота и наклон пропорциональны скорости двигателя 111. Однако такой регулятор требует введения в схему управления дополнительного генератора скорости, воздействующего на соответствующий каскад с целью поддержания постоянной амплитуды и пропорционального скорости изменения наклона пилообразного напряжения.Известно устройство для управления вентильным двигателем, содержащее задающий генератор, датчики положения ротора, 20 подключенные к управляющим электродам через входные реле и формирователи импульсов, Устройство позволяет регулировать угол опережения включения с помощью сумматоров, выполненных, например, на магнитонакопительных элементах, количество которых соответствует количеству датчиков положения ротора 12.Это устройство является наиболее близким по технической сущности к предложенному.Однако оно требует совершенно идентичной работы всех каналов управления в диапазоне изменения как угла опережения, так и скорости вращения. В противном случае в работе двигателя наблюдаются качания, что приводит к неустойчивой работе. Кроме того, наличие большого количества каналов управления снижает надежность устройствав целом.Целью изобретения является повышение плавности регулирования скорости.Это достигается тем, что в предложенное устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, датчики положения ротора, реле датчиков. усилители, выходы которых подключены к формирователям импульсов основных и вспомогательных вентилей, введены элементы диоднотранзисторной логики, два генератора треугольного и один пилообразного напряженияи элементы сравнения, причем выходы реледатчиков через элементы диодно-транзисторной логики подключены к генераторам треугольного напряжения и генератору пилообразного напряжения, .выходы которыхподключены к элементам сравнения, а последние выходами связаны с формирователями импульсов через усилители.Для обеспечения возможности пускакаждый из формирователей импульсов основных вентилей соединен с выходами двухусилителей, а формирователи импульсоввспомогательных вентилей - с выходамитрех усилителей.На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 -принципиальная схема генератора треугольного напряжения; на фиг. 3. - 6 - эпюрынапряжений в различных точках схемы устройства,Устройство для управления вентильнымэлектродвигателем содержит генератор 1переменного напряжения, служащий дляпитания датчиков положения 2 - 7, реледатчиков 8 - 13, диодно-транзисторные логические схемы 14 - 19, генераторы 20, 21,треугольного напряжения, генератор 22 регулируемого пилообразного напряжения,элементы 23, 24 сравнения, усилители 25 -30, формирователи 31 - 36 импульсов основных тиристоров, формирователи 37 - 42импульсов вспомогательных тиристоров.Количество датчиков положения, элементов диодно-транзисторной логики, выходныхусилителей, формирователей импульсов основных и вспомогательных тиристоров зависит от количества секций двигателя и схемыпреобразователя. При трехсекционном двигателе и мостовом преобразователе числокаждых из перечисленных элементов равношести. Количество генераторов треугольногонапряжения и элементов сравнения зависиттолько от схемы преобразователя (один -при однополупериодном, два - при мостовом). Независимо от схемы вентильного двигателя в устройство применен только одингенератор регулируемого пилообразногонапряжения.При вращении двигателя сегменты, укрепленные на роторе двигателя, поочередноперекрывают по два датчика положенияротора, сигналы с которых подаются насоответствующие реле, собранные, напримерпо схеме триггера Шмитта. С выходов релеснимаются импульсы прямоугольной формы,длительностью равной времени перекрытиядатчика сегментом (фиг, 3), которые подаются на элементы диодно-транзисторнойлогики.На вход 43 генераторов треугольногонапряжения (фиг. 2) подаются импульсыдлительностью 60 эл. град. (фиг. 3). Конденсатор 44 заряжается через триод 45 приотсутствии сигнала на входе 43 и разряжается через триод 46 при наличии сигнала(фиг. 4). Режимы триодов 45 и 46 подобраны таким образом, чтобы скорости нарастания и падения напряжения на конденсаторе 44 были равны, Таким образом, в установившемся режиме конденсатор заряжается до напряжения, величина которого обратно пропорциональна скорости вращения, и разряжается до нуля.В процессе разгона длительность каждого последующего импульса меньше предыдущего и конденсатор не успевает разрядиться.1 е В этом случае в конце периода разрядаоткрывается триод 47, который и снимает остаточное напряжение.Фазный сдвиг между сигналами генераторов 20 и 21 равен 180 эл, град, Генератор 22 вырабатывает сигнал пилообразной формы (фиг. 5), угол наклона переднего фронта которого можно изменять как вручную, так и автоматически, в зависимости от режима работы двигателя. Элементы сравнения 23 и 24 являются узлами, опрело деляющими время задержки на включениеочередного вентиля. Срабатывание этих элементов происходит в тот момент, когда нарастающее напряжение с генератора 22 станет равным уменьшающемуся напряжению с генераторов 20 или 21.Усилители служат для усиления сигналовпоступающих на вход, и выполняют, кроме того, роль каскадов совпадения. На выходе этих усилителей сигнал появляется только в том случае, если на входе его присутствуют сигналы с элемента сравнения и соответствующего реле датчика. С формирователей 31 - 42 импульсов на управляющие электроды тиристоров поступают сигналы, гальванически не связанные между собой,Работает предложенное устройство следующим образом.Если в момент пуска оказались включенными первый и второй датчики положения ротора, на входе 43 генератора 20 сиг 40нал отсутствует и конденсатор 44 заряжендо напряжения источника питания. На входе43 генератора 21 присутствует сигнал и конденсатор 44 разряжен до нуля. Элементысравнения 23 и 24 срабатывают, на выходеусилителей 25 и 26 появляются сигналы,м которые через формирователи импульсов 31и 32 включают вентили преобразователя,и двигатель начинает вращаться. Послевключения третьего датчика элементы сравнения 23 и 24 выключаются, та как напряжение генератора 22 скачком спадает донуля, а затем увеличивается, напряжениена выходе генератора 20 уменьшается, ана выходе генератора 21 увеличивается. Когда напряжение генераторов 20 и 22 станетравным, срабатывает элемент сравнения 23и включается следующий вентиль,Таким образом осуществляется задержкаугла опережения включения тиристоров,которая может регулироваться благодаряизменен; . угла наклона переднего фронта генератора 22.В дальнейшем при вращении двигателя происходит поочередное срабатывание элементов сравнения 23 и 24, которые дают разрешающий сигнал на последовательную работу вентилей преобразователя в соответствии с работой датчиков положения ротора.При включении двигателя возможно положение, при котором угол наклона переднего фронта генератора 22 окажется очень мал. В этом случае срабатывание элемента сравнения 23 и запуск двигателя происходят через длительное время. Для того, чтобы двигатель включился сразу же после подачи на него напряжения, на формирователь импульсов 31 подается сигнал от усилителя 26, на формирователь 32 - от усилителя 27 (фиг, 1).Коммутирующие вентили включаются с помощью формирователей 37 - 42 импульсов при подаче на них сигналов с усилителей 25 - 30. Например, на формирователь импульсов 37 сигнал подается с усилителей 27, 28, 29, на формирователь импульсов 38 сигнал подается с усилителей 28, 29, 30 и т. п.Диапазон изменения угла опережения включения вентилей преобразователей в таком устройстве равен 60 эл. град а пределы его зависят от первоначальной установки сегментов на роторе двигателя.Если электродвигатель питается от преобразователя, собранного на полностью управляемых вентилях (например, транзисторах), отпадает необходимость в коммутирующих цепях. В этом случае в качестве усилителей 25 - 30 применяют симметричные триггеры, включение которых происходит при одновременном наличии сигналов с реле датчиков и элемента сравнения, а выключение - при срабатывании следующего каскада.Предложенное устройство позволяет упростить схему управления вентильным двигателем, увеличить ее надежность, а такЬже обеспечить достаточно широкий диапазон регулирования угла опережения включения вентилей.Формула изобретения1. Устройство для управления вентильным двигателем с регулированием угла опережения включения вентилей, содержащеепоследовательно соединенные задающий1 р генератор, датчики положения ротора, реледатчиков, усилители, выходы которых подключены к формирователям импульсов основных и вспомогательных вентилей, отличающееся тем, что, с целью повышения плавности регулирования скорости, в него введеныэлементы диодно-транзисторной логики, двагенератора треугольного и один пилообразного напряжения н элементы сравнения,причем один из выходов каждого реле датчиков подключен к входу соответствующегоэлемента диодно-транзисторной логики, выходы которых соединены с входами генераторов треугольного и пилообразного напряжения, выход каждого нз двух генераторовтреугольного напряжения соединен с однимиз входов соответствующего элемента сравнения, а два выхода генератора пилообразного напряжения соединены с вторыми входами элементов сравнения, выходы которыхсвязаны с формирователями импульсов черезусилители.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что вход каждого из формирователейимпульсов основных вентилей соединен с выходами двух усилителей, а вход каждогоиз формирователей импульсов вспомогательных вентилей - с выходами трех усилителей.3 Источники информации,принятые ьо вн:о ание при экспертизе1. Патент Яненнн М 49222085, кл. 55 С 2,1974.2. Авторское свидетельство СССРМо 307476, кл. Ь ;2 К ".904. 1974.а Тех 3 ир Государстве елам изобоет сава, Ж - 35 с Патеитэ, г.