Устройство для управления четырехфазным двигателем переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 (И) 51) Н 02 Р 7/6 88.8 ство 1980 ОГ т ю устои ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское свицетелВ 886182, кл. Н 02 Р 7/62,(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПР ЧЕТЫРЕХФАЗНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПЕ ТОКА по авт. св. В 886182 ч а ю щ е е с я тем, чтоповышения Фочности и помех ности,в него введены резистор, источник опорного напряжения, компаратор и ключ, подключенный параллельноконденсатору двухвходового интегратора, управляюший вход ключа соединен с выходом компаратора, первыйвход которого подключен к входу переключателя на инвертирующем входеинтегратора, второй вход подключенк источнику опорного напряжения, авыход усилителя с изменением -накакоэ 4 фпцнента передачи соединен с неинвертирующим входом этого усилителячерез резистор.1 11389Изобретение относится к электротехнике, а.именно к управлению щаговыми двигателями,и может быть исполь зовано в системах автоматического управления различными технологически ми процессами, где требуется широкий диапазон регулирования скорости исполнительных механизмов.По основному авт. св. У 886182 известно устройство для управления четырехфазным двигателем переменного тока, содержащее четыре усилителя мощности, двухвходовый интегратор, репейный элемент, усилитель с изменением знака коэффициента передачи, 15 операционный усилитель с диодным ключом и резистивным делителем в обратной связи, транзисторный ключ и инвертор, причем транзисторный ключ соединяет вход устройства с выходом 20 диодного ключа, цепь обратной связи усилителя выполнена из двух резисторов, включенных последовательно с диодом, общая точка резисторов соеди. иена с неинвертирующим входом интег-. 25 ратора, а транзистор инвертора, управляющий переключателем, подключен к выходу диодного ключа Я .Недостатком известного устройства ЗО является низкая помехоустойчивость при малых входных сигналах. Когда входное напряжение близко к нулю сигнал помехи может вызывать скачкообразные изменения напряжения на выходе операционного усилителя с циодным35 ключом, поскольку при одной полярности сигнала обратная связь через диод разрывается и операционный усилитель имеет очень высокий коэффициент усиления. Это приводит к коммутации с частотой помехи транзисторного ключа на входе усилителя с изменением знака коэффициента передачи.Кроме того, нри отключении входно.45 го сигнала выходное напряжение интегратора изменяется из-за смещения нуля операционного усилителя. Поэтому после снятия входного сигнала может произойти переключение релейного элеО мента или релейного элемента и усили теля с изменением коэффициента передачи (в зависимости от момента сня- тия входного сигнала), В результате после снятия входного сигнала двига" 55 тель может делать один или два лишних шага. Это снижает точность системы управления. 8 2Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости устройства управления.Поставленная цель достигается тем. что в устройство для управления четырехфазным двигателем переменного тока, содержащее четыре усилителя мощности, двувходовый интегратор, репейный элемент, усилитель с изменением знака коэффициента передачи, Ьперационный усилитель с диодным ключом и резистивным делителем в обратной связи, транзисторный ключ и инвертор, причем транзисторный ключ соединяет вход устройства с выходом диодного ключа, цепь обратной связивыполнены из двух резисторов, включенных последовательно с диодом, общая точка резисторов соединена с неинвертирующим входом интегратора, а транзистор инвертора, управляющий переключателем, подключен к выходу диодного ключа, введены резистор,источник опорного напряжения, компаратор и ключ, подключенный параллельно конденсатору двувходового интегратора, управляющий вход ключа соединен с выходом компаратора, первый вход которого подключен к входу переключателя на инвертирующем входеинтегратора, второй вход подключенк источнику опорного напряжения, а выход усилителя с изменением знака коэффициента передачи соединен снеинвертирующим входом этого усилителя через резистор.На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие егоработу.Устройство содержит (фиг. 1) усипители 1-4 мощности инверторы 5 и У,регулируемый источник 7 напряжения (тока) в обмотках двигателя с входом 8 уставки и входом 9 обратной связи,двувходовый интегратор 10 с интегрирующим конденсатором 11 и входным резистором 12, переключатель 13 на ИОП-транзисторах 14 и 15, релейный элемент 1 У, усилитель 17 с изменением знака коэффициента передачи, построенный на операционном усилителе 18 с входными резисторами 19-22, диодным ограничителем 23, 24 и транзисторным ключом 25 на инвертирующем входе. Блок 26 выделения модуля входного сигнала 7 выполнен на операционном усилителе 27 с входным резистором 28, резисторами 29 и 30 и диод1138918 м-ОЗЧ л 0,5 вх 12 3ным ключом 31 в основной обратной, связи, диодом 32 и стабилитроном 33 в дополнительной обратной связи и МОП-транзисторном ключе 34, Выход блока 26 выделения модуля подключен к входу переключателя 13 и входу 8 уставки регулируемого источника: В состав устройства также входит инвертор 35 на МОП-транзисторе 36, цепь управления которого подключена к вы ходу релейного элемента 16, соединенному с одним из входов управления переключателя 13, другой вход управления которого соединен с выходом инвертора 35, компаратор 37 на опера ционном усилителе 38, первый вход 39 которого подключен к выходу блока 26, а второй вход 40 соединен с источником опорного напряжения Чо, и ключ 41 на МОП-транзисторе, подключенный параллельно конденсатору 11 двухвходового интегратора 10, причем управляющий вход ключа 41 соединен с выходом компаратора 37, Кроме того, усилитель 17 с изменением знака коэффициента 25 передачи охвачен положительной обратной связью через резистор 42, соединяющий его выход с неинвертирующнм входом операционного усилителя 18,Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при отсутствии входного сигнала (Ч =О) компаВратор. 37 под действием опорного напряжения о устанавливается в положе 5 ние, при котором ключ 41 замкнут и выходное напряжение интегратора 10 равно нулю, Релейный элемент 16 нахо. дится в одном из устойчивых состояний, а потому одна из нечетных обмоток двигателя ( 5 или М ) подключена к источнику 7. Благодаря введенной положительной обратной связи, охватывающей усилитель 18 (резистор42), последний работает в,релейном режиме и находится в состоянии положительного или отрицательного насыщения. Поэтому одна из четных обмоток (У 1 или Ч) двигателя также подключена к регулируемому источнику . Хаким образом, при нулевом входном сигнале две из четырех обмоток двигателя находятсяпад током, а две другие обесточены и двигатель заторможен. При этом таки в обмотках двигателя 55 задаются начальной уставкой Ч, поскольку напряжение на выходе блока 26 выделения модуля равно нулю (Ч=О). 4При подаче положительного входного сигнала (Ч О). операционный усилитель 27 блока 26 переходит в режим ограничения и на его выходе возникает отрицательное напряжение, определяемое напряжением стабилитрона 33. Это напряжение смещает диод 31 в не- проводящем направлении и одновременно открывает МОП-транзисторный ключ 34, через который входное напряжение Ч поступает на выход блока 26 выделения модуля, в результате чего Ч =Ч, . Если ЧЧ, операционный уси. литель 38 переходит в состояние положительного насыщения, при котором ключ 41 на МОП-транзисторе размыкается и в устройстве возникают автоколебания, обеспечивающие коммутацию обмоток двигателя в последовательности и 1е в н ю н и 1Э Э Ф 3Действительно, пусть в исходном состоянии релейный элемент 16 и усилитель 17 находятся в состоянии положительного насыщЕния что соответствует подключению обмоток У -У к ис 1точнику 7. Под действием положительного напряжения Ч на выходе релейного элемента 1 б,транзистор 15 переключателя 13 закрыт, а транзистор 14 открыт (транзистор 14 открывается выходным напряжением инвертора 35, транзистор 36 которого закрыт положительным напряжением М 1) . Через открытый транзистор 14 выходное напряжение 1 ц блока 26 выделения модуля подключается к резистору 12 на инвертирующем входе интегратора 10. К неинвертирующему входу интегратора 10 приложено напряжение с делителя на резисторах 29 и 30 в обратной свя. зи операционного усилителя 27. При равенстве сопротивлений резисторов 29 и 30 на неынвертирующемвходе интегратора 10 действует напряжение 9 =0,57. Поэтому конденсатор 11 заряжается током где К- сопротивление резистора 12.Заряд конденсатора 11 продолжает-ся до тех пор, пока отрицательноевыходное напряжение интегратора (7на фиг. 2) не достигнет порога пере.ключения 91 релейного элемента 16.После этого последний переходит всостояние отрицательного насыщения,11389ние, близкое к нулю (момент временина фиг. 2). Благодаря положительной обратной связи, введенной в усилитель 17 через резистор 42, этот усилитель работает в релейном режиме 5 и напряжение "щ на выходе усилителя 17 остается неизменным. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы остаточное напряжение на выходе интегратора 10 при замкнутом ключе 41 10 лежало в пределах ширины петли гисте. резиса релейного усилителя 17.Очевидно, что релейный элемент 16 также сохраняет свое состояние при скачкообразном изменении выходного 15 напряжения интегратора 10 до нуля.Следовательно, при отключении 1 з об- ,мотки двигателя, находящиеся под током, остаются во включенном состоянии, в то время, как обесточенные об мотки остаются отключенными. В ре 18 8зультате при отключении входного сиг. нала ротор двигателя фиксируется в заданном положении и лишние шаги, обусловленные дрейфом нуля интегратора исключаются.При наличии помех и малых входных сигналов (04)Ч Ч) устройство сохраняет работоспособность за счет того, что компаратор 37 удерживает ключ 41 в замкнутом состоянии и.выходное напряжение Чп интегратора 1 О практически равно нулю. Поэтому независимо от состояния транзисторного ключа 25, который может коммутиро" ваться под действием помехи за счет изменения выходного напряженияуси. лителя 27, выходное напряжение 1 уси лителя 18 сохраняется неизменным (остаточное напряжение интегратора лежит в зоне гистерезиса статической характеристики усилителя 18).1138918 Составитель З.ГорникОрковецкая Техред С.Легеза орректор О,Тигор Редакто исное Тираж 646дарственногоизобретений иква, Ж"35, Ра Зак илиал .ППП "Патент", г.Ужгоро Проектн й 3ВНИИПИ Госпо делам113035, Ио комитета, СССРоткрытийушская наб д. 4/5