Устройство для управления вентильным электродвигателем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0 АНИЕ ИЭОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Московский ордена Ленинаи ордена Октябрьской Революции энергтический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР9215296, кл, Н 02 К 29/02, 1968.2. Авторское свидетельство СССР11390636, кл. Н 02 К 29/02, 1972.3. Отчет МЭИ, 9 гос.регистрацииФ 13966, Ч.1 с.101-112,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее преобразователь частоты,управляемый блок формирования сигналов правого и левого направленийвращения с формирователями управляющих сигналов верхней и нижнейгрупп ключей преобразователя частоты,соединенные выходами с соответствующими ключами, многоканальный датчик ЯО 1095321 положения ротора вентильного электродвигателя, выходы которого связаны с информационными входами управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения, первый управляющий вход которого подключен к выходу логиЧеской схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ , к двум входам которой подключены выход задатчи а направления вращения и выход блоа задания команд "Пуск" и "Стоп",электромагнитную муфту торможения с управляющей обмоткой, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности фиксации останова и упрощения, оно дополнительно снабжено выпрямителем, связанным входом с выходом преобразователя частоты, а выходом - с управляющей обмоткой электромагнитной муфты торможения, причем формирователи управляющих сигналов верхней группы ключей преобразователя частоты дополнительно снабжены блокирующими входами, связанными с выходом блока задания ко" манд "Пуск" и "Стоп".Изобретение относится к электротехнике,в частности к электроприводу, и может быть использовано в системах и устройствах, где требуется эффек". тивный способ тооможения поивопного 5 электродаигателя, например в позиционном приводе, в приводах работотехники и т.д.Известен способ управления вентильным электродвигателем с фиксацией окончания тормозного режима шунтированием якорной обмотки электродвигателя и преобразователя частоты цепью из резистора и диода и отключением электродвигателя от источника питания на время торможения Г 11,Недостатками устройства, реализующего известный способ, являютсяЮ сложность конструкции вечтильного электродвигателя (два датчика положения ротора, дополнительные силовые элементы), увеличение массы и габаритов.Известен вентильный электродвига- д 5 тель, содержаший преобразователь частоты, управляемый от трансформаторного датчика положения ротора с первичной обмоткой, подключенной через реверсивный элемент. Торможение электродвигателя осуществляется противовключением 2.Однако данное устройство не обеспе" чивает автоматической блокировки при нулевой частоте вращения, а поэтому не исключает вращения ротора в проти 35 воположном направлении при торможении.Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, управляемый блок формирования сигналов правого и левого направлений вращения с формиро 45 вателями управляющих сигналов верхней и нижней групп ключей преобразователя частоты, соединенные выходами с соответствующими ключами, многоканальный датчик положения ротора вентильного электродвигателя, выходы которого связаны с информационными входами управляемого блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения первый управляющий вход которого подключен к выходу логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к двум входам которой подключены выход задатчика направления вращения и выход блока задания команд "Пуск"и "Стоп", и электромагнитную муфтуторможения с управляющей обмоткой 1 3 1Недостатками известного устройст- .ва являются недостаточные точностьи надежность фиксации останова ротора,поскольку срабатывание электромагнитной муфты происходит при изменениинаправления вращения ротора вентильного электродвигателя, и его сложность,т.е. наличие датчика направлениявращения и трехвходового формирователя управляющего сигнала на останов,Цель изобретения в . повышение точности фиксации останова и упрощение.Поставленная цель достигается тем,что устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, управляемый блок формирования сигналовправого и левого направлений вращения с формирователями управляющихсигналов верхней и нижней групп ключей преобразователя частоты, соединенные выходами с соответствующимиключами, многоканальный датчик положения ротора вентильного электродвигателя, выходы которого связаны с информационными входами управляемогоблока формирования сигналов правогои левого направлений вращения первый управляющий вход которого подключен к выходу логической схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к двум входам которойподключены выход задатчика направления вращения и выход блока задания команд "Пуск" и "Стоп", и электромагнитную муфту торможения с управляющей обмоткой, дополнительноснабжено выпрямителем, связаннымвходом с выходом преобразователячастоты, а выходом - е управляющейобмоткой электромагнитной муфты тор-можения, причем формирователи управляющих сигналов верхней группыключей преобразователя частоты,дополнительно снабжены блокирующимивходами, связанными с выходом блоказаданиЯ команд Пуск и Стоп.На фиг.1 представлена блок схема устройства для управления вентильным электродвигателем, на фиг.2 - диаграммы напряжений в узлах блок-схемы на фиг.1.Устройство для управления вентильным электродвигателем содержит преобразователь 1 частоты, цепи 2-71095 3управления ключей 8-13 которого связаны с выходом многоканального датчика 14 положения ротора электро- машинного агрегата 15 через управляемый блок 16 формирования сигналов правого и левого направления вращения. Первый управляющий вход 17 блока 16 подключен к выходу логической схемы 18 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к двум входам которой подключены 1 О выход задатчика 19 направления вращения и выход блока 20 задания команд "Пуск" и "Стоп". К выходам 21,22 и 23 преобразователячастоты подключены первые выводы 24,25 и 26 15 секций якорной обмотки 27 (вторые выводы 28,29 и 30 соединены) синхронной машины 31 электромашинного агрегата 15, объединяющего в себе также электромагнитную муфту 32 тор- щ можения с управляющей обмоткой 33, подключенной к выходу, например, двухполупериодного выпрямителя 34, связанного своими входами 35,36 и 37 с первыми выводами 24,25 и 26 секций 25 якорной обмотки 27 синхронной маши- . ны 31. Блок 16 формирования сигналов правого и левого направлений вращения снабжен вторым управляющим входом 38, соединенным с выходом блока 20 задания команд "Пуск" и "Стоп" Преобразователь 1 частоты, например двухтактный, работает на транзисторах 8-13 и защищающих их диодах 39- 44, Датчик 14 положения ротора с чув-з ствительными элементами 45,46 и 47 вырабатывает сигналы о положении рото ра синхронной машины 31, смещенные друг от друга на 2/3 рад. Длительность каждого сигнала соответствует 4 О угловому повороту ротора в ТГ рад, Для направления вращения вправо принята следующая последовательность сигналов: 45-46-47. Синхронная машина 31 выполнена, например, с возбуждением от постоянных магнитов, Блок 16 формирования сигналов правого ,и левого направлений вращения выполнен, например,на формирователях 48-50" управляющих сигналов верхней гРуппы ключей "ЗИ" и соединенных с цепями 2,4, и 6 управления и на формирователях 51-53 управляющих сигналов нижней группы ключей "2 И" и соединенных с цепями 3.5 и 7 управления соответственно, Первый вход формирователей 48,49 и 50 соединен с вторым управляющим входом 38. Логическая схема 321 454 ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ своим выходом соединена с вторыми входами формнрова" телей 48 и 53 и с входом инвертора 55, а своим первым входом - с чувствительным элементом 45 датчика положения ротора. Логическая схема 56 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ своим выходом соединена с вторыми входами формирователей 49 и 51 и с входом инвертора 57, а своим первым входом - с чувствительным элементом 46 датчика 14 положения ротора. Логическая схема 58 ИСКЛЮ-. ЧАЮЩЕЕ ИЛИ своим выходом соединена с вторыми входами формирователей 50 и 52 и с входом инвертора 59, а своим первым входом - с чувствитель. ным элементом 47 датчика 14 попожения ротора, Вторые входы логических схем 54,56 и 58 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с первым управляющим входом 17, выход инвертора 55 - с третьим входом формирователя 50 и с первым входом формирователя 5 1, выход инвертора 57 - с третьим входом формирователя 48 и с первым входом формирователя 52, выход инвертора 59 - с третьим входом формирователя 49 и с первым 1входом формирователя 53. Логические схемы 48-53,55,57 и 59 осуществляют преобразование трех сигналов чувствительных элементов 45,46 и 47 датчика 14 положений ротора длительностью П рад в шесть сигналов длительностью 2/3 рад и подают их на цепи 2-7 управления двухтактного преобразователя 1 частоты. Такое преобразование осуществляется при наличии единичного входного сигнала на первом 17 и втором 38 управляющих входах блока 16 формирования сигналов правого и левого направления вращения. При этом ротор вращается влево. При нулевом сигнале на . первом 17 управляющем входе логические схемы 54,56 и 58 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ инвертируют сигналы, идущие с чувствительных элементов 45,46 и 47, Это эквивалентно сдвигу датчика14 положения ротора на ЧГ рад, что обеспечивает реверс вентильного электродвигателя. При установлении нулевого сигнала на выходе блока 20 задания команд "Пуск" и "Стоп" сигнал на первом управляющем входе 17 изменяется на противоположный что аналогично сдвигу датчика 20 положения ротора на Ц рад , а на втором управляющем входе. 38 уста321 5 1095навливается нулевой сигнал, которыйзапрещает прохождение сигналов через формирователи 48,49 и 50, Преобразователь частоты 1 оказываетсяотключенным от источника постоянного напряжения 60. ЭДС, наводимаяв секциях якорной обмотки 27 синхрон ной машины 31, замыкается по контуру, состоящему из нижнего открытого ключа и нижнего защищающего диода.1 О Вентильный электродвигатель переходит в режим динамического торможения.Электромагнитная муфта 32 торможения выполнена, например, с электромагнитным возбуждением, Протекание 15 тока по обмотке управления 33 электромагнитной муфты 32, величиной выше тока отпускания муфты, обеспечивает включение последней и фрикционное торможение вала 61 синхронной маши ны 31, Параллельное подсоединение двухполупериодного выпрямителя 34 к якорной обмотке 27 синхронной машины 31 осуществляется при величине сопротивления управляющей обмотки 33 электромагнитной муфты торможения 32, большей величины сопротивления якорной обмотки 27 синхронной машины 31, Если величина сопротивления якорной обмотки 27 синхронной машины 30 31 больше или равна величине сопротивления обмотки управления 33, то входы выпрямителя 35.;36 и 37 соединяются с вторыми выводами 29,30 и 28 якорной обмотки. С целью умень, шения количества связей между электро- машинным агрегатом и преобразователем частоты двухполупериодный выпрямитель34 может быть размещен в электромаши ном агрегате 15. 0Устройство работает следующим образом.Допустим, что задатчик 19 направления вращения установлен в положение вращения вентильного электродвигате ля вправо И (фиг. 2) . При поступлении команды "Пуск" с выхода блока 20 задания команд "Пуск" и "Стоп" в моментвремени Й на втором управляющем вхо-де 38 блока 16 формирования сигналов 50 правого и левого направлений вращения появится единичный сигнал Из, который разрешает преобразование сиг- налов с чувствительных элементов 45,46 и 47 датчика 14 положения рото"55ра логическими схемами 48-53,55,57 и 59, В цепях 2-7 управления появляютсяуправляющие импульсы О, И, Ою ИбЦ 6, Ц . Напряжение, приложенное кякорной обмотке 27 синхронной машины 31, выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 34 и, ток текущий,по обмотке управления 33, растормаживает электромагнитную муфту 32торможения. Вентильный электродвигатель начинает вращаться вправо и работает в этом режиме в интервале времени 11- 1. В момент времени Й. 2с выхода задатчика 19 направлениявращения поступает управляющий сигнал "Влево"И 1 что приводит к исчезновению единичного сигнала навыходе задатчика 19 направления вращения и йоявлению единичного сигналана управляющем входе 17 блока 16 формирования сигналов правого и левогонаправления вращения У . Двигательпереходит в режим торможения противовключением, но поскольку окончательный момент останова вентильного электродвигателя не фиксируется и ключи 8-13 преобразователя 1частоты работают в обратной последовательности, индуктор начинаетвращаться влево. Включение ключей8-13 в обратной последовательностиприводит к тому, что управляющаяобмотка 33 электромагнитной муфты32 не обесточивается и электромагнитная муфта не срабатывает. Вентильный электродвигатель вращается влево в интервале времени Й, -13Режим вращения влево оканчиваетсяв момент времени 1 З, когда на выходе блока 20 задания команд "Пуск"и "Стоп" и на втором управляющемвходе 38 появятся нулевые сигналы.Вентильный электродвигатель переходит в режим динамического торможения. Торможение осуществляется также за счет выпрямления наводимойв якорной обмотке 27 ЭДС двухполупериодным выпрямителем 34. Здесь нагрузкой является управляющая обмотка33 электромагнитной муфты 32. С помощью электромагнитной муфтй 32 торможения осуществляется окончательныйостанов индуктора вентильного электродвигателя, т,е., как только ток в управляющей обмотке 33 уменьшитсядо тока отпускания электромагнитной муфты 32, и, следовательно, ее срабатывания, произойдет окончательныйостанов индуктора вентильного электродвигателя Щ. При торможении индуктора вентильного электродвигателя,вращающегося вправо, процессы впредлагаемом устройстве протекаютаналогично. Если двухполупериодныйвыпрямитель 34 соединен с вторымивыводами 28,29 и 30, то ток, текущий по управляющей обмотке 33 электромагнитной муфты торможения, одновременно обтекает якорные обмотки27 синхронной машины 33, Сущностьпроисходящих при этом процессов аналогична рассмотренным,Использование изобретения позволяет значительно упростить устройст" во для управления вентильным электродвигателем, так как отпадает необходимость в датчике направления вращения и трехвходовом формирователесигналов на останов. Кроме того,сигнал на останов с датчика направ ления вращения в прототипе поступаетпосле изменения направления вращения,Для малоинерционных электродвига"телей такое управление являетсянежелательным, так как он может Онабрать большую противоположнуюскорость. В предлагаемом устройствеэлектромагнитная муфта торможениясрабатывает на окончательном этапеостанова электродвигателя, не поз воляя ему изменить направление вращения.:"1095321 ОГ,Я Составитель А. Бабакедактор Т. Митейко Техред И.Асталошс Корректор М. Демчик одписн илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна Заказ 3615/38 ТВНИИПИ Государствепо делам изобрете 113035, Москва, Жраж но ий 5 667 комитета С открытийаушская наб