Вентильный электродвигатель с токовым регулированием

(я)5 Н 02 К 29/06 РЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССРМ 1494188, кл, Н 02 Р 6/02, 1989.(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬС ТОКОВЪМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение качества регулирования и расширениефункциональных воэможностей путем обеспечения двух тормозных режимов, ". этойцелью вентильный электродвигатель снабжен трехвходовыми логическими сумматорами 37, 38, задатчиком 39 режимов работы"Пуск"и "Стоп". Каждая группа 12, 13 клю(и) Й 2,но 1 67601 8 А 2 чей преобразователя 5 частоты снабжена вторыми объединенными между собой дополнительными входами, подключенными к выходу одного из сумматоров. Первые и вторые входы сумматоров попарно объединены и подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 26. Третьи входы сумматоров обьединены с третьими входами элементов "Запрет" 23, 29 и подключены к выходу задатчика 39. В зависимости от сигнала на выходе задатчика 39 организуется поочередная работа логических сумматоров 37, 38 и логических элементов "Запрет" 23, 29, тем самым реализуются режимы динамического торможения и торможения противовключением, при этом счетный триггер организует поочередную работу анодной и катодной групп 12, 13 ключей преобразователя 5 частоты. 3 ил.Изобретение относитсяк электротехнике, может быть использовано в электроприводах с вентильными электродвигателями и является усовершенствованием изобретения по авт, св. М 1494188,Целью изобретения является повышение качества регулирования и расширение функциональных возможностей путем обеспечения двух тормозных режимов,На фиг.1 представлена структурно-функциональная схема вентильного электродвигателя; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу; на фиг,З и 4 - примеры выполнения управляемого логического сумматора.Вентильный электродвигатель (фиг,1) с токовым регулированием содержит электрическую машину 1, фазы 2-4 якорной обмотки которой подключены к выходам мостового преобразователя 5 частоты на полностью управляемых ключах 6-11, образующих анодную 12 и катодную 13 группы, основные входы 14-19 управления которых подключены к выходам источника 20 управляющих сигналов, первые дополнительные входы анодной группы 12 ключей объединены и образуют вход 21 токового регулирования анодной группы 12 ключей, который подключен к выходу 22 первого логического элемента ЗАПРЕТ 23, первый управляющий вход 24 которого подключен к прямому выходу 25 счетного триггера 26, к инверсному выходу 27 которого подкгночен первый управляющий вход 28 второго логического элемента ЗАПРЕТ 29, информационные входы 30 и 31 указанных логических элементов объединены и подключены к выходу 32 источника 33 импульсного токового регулирования и счетному входу 34 счетного триггера 26, информационный вход которого соединен с инверсным его выходом, катодная группа 13 ключей снабжена дополнительными входами, которые объединены и образуют вход 35 токового регулирования катодной группы ключей, к которому подключен выход 36 второго логического элемента ЗАПРЕТ 29.Вентильный электродвигатель содержит также два трехвходовых логических сумматора 37, 38 и задатчик 39 режимов работы "Пуск" и "Стоп", Катодная и анодная группы ключей преобразователя частоты выполнены с вторыми дополнительными входами 40 и 41, которь:е объединены в группах и подключены к выходам 42 и 43 управляемых логических сумматоров 37 и 38. Логические элементы ЗАПРЕТ 23 и 29 выполнены с вторыми управляющими входами 44 и 45, которые объединены с управляющими входами 46 и 47 управляемых10 15 логических сумматоров 37 и 38 и подключены к выходу 48 задатчика 39 режимов работы "Пуск" и "Стоп". Источник 20 управляющих сигналов выполяен с управляющим входом 49, подключенным к выходу 48 указанного задатчика 39 режимов работы, первые информационные входы 50 и 51 управляемых логических сумматоров объединены и подключены к выходу 32 источника 33 импульсного токового регулирования. Вторые информационные входы 52 и 53 указанных логических сумматоров подключены к прямому 25 и инверсному 27 соответственно выходам счетного триггера 26.Логические элементы ЗАПРЕТ 23 и 29 могут быть выполнены на базе различных логических схем, в частности, 3 - И-КЕ(фиг.1) Логические сумматоры 37 и 38 выполня 20 ют аналогично и могут быть реализованы набазе различных логических схем (фиг,1,фиг.З и фиг,4). При наличии на управляющемвходе 46 логического сумматора 37 сигналавысокого логического уровня, на его выходе25 42 принудительно устанавливается сигналвысокого логического уровня. При наличиина управляющем входе 46 сигнала низкогологического уровня логический сумматор 37выполняет функцию логического суммиро 30 вания сигналов, поступающих на его информационные входы 50 и 52,Логический сумматор 37 (фиг.1) можетбыть выполнен на логических элементах 2 ИЛИ - НЕ и 2-ИЛИ, Выход элемента 2-ИЛИ35 является выходом 42 сумматора 37, а одиниз входов - управляющим входом 46 сумматора 37. Выход элемента 2 - ИЛИ-КЕ подключен к другому входу элемента 2 - ИЛИ, авходы являются информационными входа 40 ми 50 и 52 сумматора 37,Логический сумматор 37 (фиг.З) можетбыть выполнен на сумматоре по модулю "2"с инверсным выходом, который является выходом сумматора 37, и элементах 2 - И и НЕ.45 Выход элемента КЕ подключен к одномувходу элемента 2-И, а вход, соединенный содним из входов сумматора по модулю "2",является управляющим входом 46 логического сумматора 37. Выход элемента 2-И50 подключен к второму входу сумматора помодулю "2", а третий вход указанного сумматора и второй вход элемента 2 - И являются информационными входами 50 и 52управляемого логического сумматора 37.55 Логический сумматор 37 (фиг.4) можетбыть выполнен на элементах 2-ИЛИ, 2 - ИНЕ и НЕ. Выход элемента НЕ подключен кодному из входов элемента 2-И-НЕ, выходкоторого является выходом 42 сумматора37. Вход элемента НЕ является управляющим входом сумматора 37. Выход элемента2 - ИЛИ подключен к второму входу 2 - И - НЕ,а входы являются информационными входами 50 и 52 управляющего логического сумматора 37. 5Управление процессом естественнойкоммутации фаз обмотки якоря может осуществляться по разомкнутой схеме, например, когда источник 20 управления сигналовсодержит задающий генератор и распределитель импульсов, так и по замкнутой схеме,когда указанный источник представляет собой датчик положения ротора.Источник 20 управляющих сигналовсодержит, включенный последовательно 15распределителю импульсов, реверсор. Управляющий вход реверсора является управляющим входом 49 источника 20управляющих сигналов. При наличии единичного логического сигнала на управляющем входе 49 источника 20 сигнала имформируются на своих выходах управляющие сигналы на вращение вправо, а принулевом - влево,Управление процессом импульсного токового регулирования может осуществляться по разомкнутой схеме, когда, например,источник 33 импульсов токового регулирования представляет собой ШИМ-модулятор,так и по замкнутой схеме, когда источник ЗЗ 30импульсов содержит датчик тока электрической машины и пороговый элемент.Счетный триггер 26 может выполнятьсякак на базе О-триггера, так и на базе цифрового двоичного счетчика с выходом младшего разряда.Электрическая машина 1 может бытьвыполнена как синхронной, так и асинхронной с произвольным числом фаз обмоткиякоря. Преобразователь 5 частоты выполняют на полностью управляемых ключах (транзисторах, герконах и т,д.),Вентильный электродвигатель с токовым регулированием работает следующимобразом. 45Предположим, что на выходе 48 задатчика 39 режимов работь "Пуск" и "Стоп"установлен сигнал высокого логическогоуровня Оав (фиг,2). Источник 20 управляющих сигналов формирует на своих выходах. 50сигналы для вращения вправо в двигательном режиме на интервале времени 10 - 15.Осуществляется импульсное токовое регулирование, и ротор вентильного электродвигателя движется вправо внутри 55межкоммутационного интервала, на котором в паузах токового регулирования (интервалы времени 11 - т 2, тз) фазы 2 и 3обмотки якоря подключены к источнику питания с помощью ключей б и 10 преобразователя 5 частоты, и ток )ч в них нарастает, Это обеспечивается тем. что на основных входах 14 и 18 ключей б и 10 присутствуют управляющие сигналы Оц и О 1.Единичным управляющим сигналом О 4 э разблокированц выходы 22 и 36 элемен-.ов ЗАПРЕТ 23 и 29 и заблокированы ьходы 42 и 43 управляемых логических сумматоров 37 и 38, На интервале времени то-тв двигатель работает в двигательном режиме. Его работа ничем не отличается от работы основного технического решения. На выходах 42 и 43 управляемых логических сумматоров 37 и 38 принудительно установлены сигналы Я 42 и Олз высокого логического уровня, и импульсы Оз 2 токового регулирования поочередно поступают на ключ б анодной и ключ 10 катодной группы через элементы ЗАПРЕТ 23 и 29.В момент времени тв на выходе 48 задатчика 39 режимов работы появляется и на интервале времени т 5-114 присутствует сигнал нулевого уровня на торможение двигателя. По этому сигналу в источнике 20 управляющих сигналов формируется сигнал на вращение влево. Двигатель, продолжая вращаться вправо, тормозится в пределах межкоммутационного интервала, Ток двигателя 4 меняет знак на противоположный под действием ЭДС вращения. На основных входах 15 и 19 преобразователя частоты 5 имеют место управляющие сигналы О 1 и О 19, соответствующие режиму проивовключения. Элементы ЗАПРЕТ 23 и 29 заблокированы, и на их выходах принудительно установлены сигналы высоких логических уровней 022 и Оз 6. Управляемые логические сумматоры 37 и 38 разблокированы, и с их выходов 42 и 43 на цепи управления ключей 7 и 9 поступают управляющие сигналы на интервале времени тв-тм.На интервалах времени т 6-т 7, т 1 о-т 11 нарастание тока 1 я в секциях обмотки якоря происходит под действием ЭДС вращения. Указанный тормозной ток нарастает по контуру: транзистор 7 ансдной группы, фазы 3 и 2 обмотки якоря, обратный диод при транзисторе б. На интервалах времени та - Ь и 112-т 1 з, тормозной гок нарастает по контуру: транзистор 9 катодной группы, обратный диод при транзисторе 10, фазы 3 и 2 обмотки якоря, Спад тока происходит через диоды моста обратного тока в импульсах токового регулирования при разорванных ключах (интервал времени т 7 - та, т 9 - т 10, т 11 - ст 2, т 1 з-т 14). Поочередное распределение пауз между импульсами Оз 2 на замыкание ключей 7 и 9 различных групп преобразователя частоты 5 осуществляется по сигналам 025 и О 27 счетного триггера 26, поступающим впротивофазе на вторые информационные входы 52 и 53 управляемых логических сумматоров 37 и 38, Такое распределение осуществляется аналогично двигательному режиму.Например, при появлении на интервале времени Ь - т 7, соответствующем паузе между единичными импульсами Ол токового регулирования, на втором информационном входе 52 логического сумматора 37 сигнала О 52 низкоГО лоГического уровня происходит замыкание ключа 7 анодной группы для нарастания тормозного. тока под действием ЭДС вращения, На всех трех входах ключа 7 присутствуют сигналы высокого логического уровня. В следующую паузу между импульсами Оз 2 (интервал времени т 8 - Ь) не происходит замыкания ключа 7, так как на входе 52 сумматора 37 имет место сигнал Оз 2 высокого уровня, а на выходе сумматора 37 - низкого логического уровня (О 42), В этом случае ключ 7 разорван, На укаэанном интервале времени замыкается ключ 9 катодной группы. Таким образом, происходит поочередное замыкание ключей различных групп преобразователя 5 частоты для нарастания тормозного тока динамического торможения,В момент времени 115 поступает сигнал О 4 в наразгон двигателя. Токд меняет знак и его импульсное регулирование осуществляется аналогично описанному на интервале времени то-и,Таким образом, достигается повышениекачества токового регулирования и расширяются функциональные воэможности вентильного электродвигателя,5Формула изобретения Вентильный электродвигатель с токовым регулированием по авт. св. М 1494188, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 10 повышения качества регулирования и расширения функциональных возможностей путем обеспечения двух тормозных режимов, дополнительно снабжен двумя трехвходовыми логическими сумматорами и 15 задатчиком режимов работы "Пуск" и"Стоп", каждая группа ключей преобразователя частоты снабжена вторыми дополнительными входами, которые объединены, каждый логический элемент ЗАПРЕТ снаб жен вторым управляющим входом, при этомвторые дополнительные объединенные входы ключей каждой группы подключены к выходам соответствующего трехвходового логического сумматора, первые и вторые ин формационные входы сумматоров попарнообъединены и подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера, а третьи информационные входы упомянутых сумматоров объединены и сое динены соответственно с вторыми управляющими входами логических элементов ЗАПРЕТ и подключены к выходу задатчика режимов работы "Пуск" и "Стоп".. Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж ул.Гагарина, 1 Заказ 3010 ВНИИПИ Госуда Составитель М.Со Техред М,Моргент Тираж 314 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5