Устройство для управления вентильным электродвигателем

:5 смиЕ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИЙ.(53) 621.313,292-83(088,8) (56) 1. Понидаев В.И., Омельченко 8.8. Бесконтактные электродвигатели постоянного тока. ВИКИ им. А.ф. Ножайского, 1977, с, 95-96.2, Авторское свидетельство СССР в 39 О 636, кл. Н О 2 К 29/02, 1970.3. Авторское свидетельство СССР по заявке 1, 2828352/24-07, кл; Н 02 К 29/02, 1979(5(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЙИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ, содержащее преобразователь частоты, цепи управления ключей которого связаны с. выходом пч-канального датчика положения ротора .через управляемый блок фор. мирования сигналов правого и левого направлений вращения, первый управляющий вход которого подключен к выходу первой логической схемы Исключающее ИЛИ", два .входа которой связаны с выходом задатчика.направления вращения и выходом триггера команд "Пуск" и "Стоп" соответственно, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьвения времени останова, устройство дополнительно снабжено подключенным к выходу )л-канального датчика положения рото-. ра датчиком направления вращения и трехвходовым Формирователем управляющего сигнала на останов, выход которого подключен к второму управляюще-му входу блока формирования сигналов правого и левого направлений вращения, причем к первому входу трехаходового .Формирователя управляющего сигнала на останов. подключен выход датчика направления вращения, к второму вхо" ду - еихоп первой логической схемы "Исключающее ИЛИ", а к третьему входу - .выход триггера команд "Пуск" и фГ топф.2. Устройство по и. 1, о т л ич а е .щ,е е с я тем, что датчик на". правления вращения содержит логический сумматор и )иЗ -. триггеров, выходы которых подклечени к входам логи" ческого сумматора, выход которого является. выходом датчика направления вращения, в каждомр-триггере информа-. ционный вход прдклечен,к соответствующему "му каналу датчика полонения ротора, а входы "Тактируемий" и "Ус" тановка нуля" подключены к (и+1) -му и(И -1)-му каналу датчика положения Ф ротора соответственно.3, .Устройство по и. 1, о т л ич а е щ е е с я тем, что,трехвхо.довый Формирователь управляющего сиг нала на останов содержит вторую ло" гическуе схему ".Исключающее ИЛИ" и логические схемы "НЕ" и И-НЕ, выходи второй логической схемы ."Исключающее ИЛИ" и логической схемы НЕ подключены каждый к соответствующему входу логической схемы И-НЕ, выход которой является выходом указанного Формирователя, первым и вторым входами которого является соответственно первый и второй входи второй логи" ческой схемы "Исключающее ИЛИ", а третьим входом - вход логической схе"1029Изобретение относится к электро"технике, в частности к электропри"воду, и может быть использовано всистемах и устройствах, где требуетсяэкстренное торможение, например в 5позиционном приводе, в приводах робототехники и т,д.Известны вентильные электродвигатели с устройствами, обеспечивающими динамическое и генераторное тор- Оможение 1 ,Недостатком таких устройств торможения вентильных электродвигателейявляется то, что требуется дополнительная установка силовых выпрямительных мостов и реле, коммутирующихсиловые цепи,Известен вентильный электродвигатель, содержащий преобразователь частоти, управляемый от трансФорматорно Ого датчика положения ротора с первичной обмоткой, подключенной через реверсивный элемент2 ,Торможение электродвигателя осуществляется противовключением, 25Однако данное устройство не обеспечивает автоматической блокировкипри нулевой частоте вращения, а поэтому не исключает вращения роторав противоположном направлении при тор,можении,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для управлениявентильным электродвигателем, содержащее преобразователь частоты, цепиуправления ключей которого связаны с З 5выходом е -канального датчика положения ротора через управляемый блок Формирования сигналов правого и левогонаправлений вращения, первый управляющий вход которого подключен к вы Оходу первой логической схемы "Исключающее ИЛИ", два входа которойсвязаны с выходом задатчика направле"ния вращения и выходом триггера ко-мандПуск и Стоп , и интегрирующий каскад, подключенный. к выходумногоканального датчика положения, ротора через Формирователь импульсов частоты, кратной частоте. враще-ния 31-:1:. 50Недостатками известного техничес-кого решения являются низкая точностьи значительное время останова электродвигателя, вызванные наличием всоставе устройства интегрирующего 55каскада, связанного с Формирователемимпульсов частоты, кратной .частотевращения. С помощью интегрирующего каскада Фиксируется нулевая частота вращения ротора электродвигателя, после чего электродвигатель отключается. Однако точность Фиксации нулевой частоты вращения интегрирующим каскадом невысока и существенно зависит от величины момента инерции и момента нагрузки на валу электродвигателя в момент торможения, При малых моментах инерции и больших моментах нагрузки время останова вентильного электоодвигателя, а следова. тельно, и скорость изменения частоты импульсов, кратной частоте вращения в районе нулевой частоты вращения существенно выше, чем при больших мо. ментах инерции и малых моментах нагрузки. Учитывая, что в известном техническом решении не предусмотрены средства для коррекции параметров времязадающей цепи интегрирующего каскада, моменты Фиксации нулевой частоты вращения существенно различается при различных сочетаниях момента инерции и момента нагрузки вентильного электродвигателя, Для обеспечения Функционирования устройство должно быть настроено по самому быстротекущему процессу. При медленно- текущем процессе интегрирующий каскад Фиксирует "нулевую" частоту с упреждением и отключает вентильный электродвигатель от источника питания в тот момент, когда он еще вращается. При этом время свободного выбега может быть соизмеримо с временем торможения противовключением, что увеличивает общее время останова. Поскольку в зависимости от сочетаний момента инерции и момента нагрузкивремя свободного выбега различно, то невозможно точно остановить электродвигатель.Цель изобретения - повышение точности и уменьшение времени останова вентильного электродвигателя.Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления вентильным электродвигателем,. содержащее преобразователь частоты, цепи управления ключей которого связаны с выходом щ-канального датчика положения ротора через управляемый блок формирования сигналов правого и левого направлений вращения, первый управляющий вход которого подключен к выходу первой логической схемы "Исключаю. щее ИЛИ", два входа которой связаны с выходом задатчика направления вращения и выходом триггера команд "П"Пуск" и "Стоп", дополнительно снабжено подключенным к выходуи-каналь"ного датчика положения ротора датчиком направления вращения и трехвхадо. 5вым Формирователем управляющего сигнала на останов, выход которого подключен к второму управляющему входу;блока Формирования сигналов правогои левого направлений вращения, причем к первому входу трехвходового фор.мирователя управляющего сигнала наостанов подключен выход датчика направления вращения, к второму входу - выход первой логицеской схемы"Исключающее ИЛИ", а. к третьему входу - выход триггера команд "Пуск"и "Стоп". Указанный датчик направления вра щения содержит логический сумматор и в 2 -триггеров, выходы которых подключены к входам логицеского сумматора, выход которого является выходом датчика направления вращения, в каж дом 3 -триггере инФормационный вход подключен к соответствующему И -му каналу датчика положения ротора, а входы нТактируемий" и "Установка нуля" подключены к (И+1-му и(И-)-му З 0 каналу датчика положения ротора соответственно.Указанный трехвходовый Формирова, тель управляющего сигнала на останов содержит вторую логическую схему "Ис 35 клюцающее ИЛИ" и логические схемы "НЕ" и "И"НЕ", выходы второй логической схемы "Исключающее ИЛИ" и логичес кой схемы "НЕ" подключены каждый к соответствующему входу логической схемы "И-НЕ", выход которой является выходом укаэанного Формирователя, первым и вторым входами которого являются соответственно первый и второй входы второй логической схемы "Исключающее ИЛИ", а третьим входом 45 вход логической схемы "НЕ".На Фиг. 1 изображена блок-схема устройства для управления вентильным электродвигателем; на Фиг. 2 - диаграммы напряжений в узлах блок-схемы. 50Устройство для управления вентильным электродвигателем, выполненным в .виде синхронной малины 1Фиг. 1 с трехсекционной якорной обмоткой 2 и индукторои 3, на валу 4 которой установлен датчик 5 положения ротора с тремя выходными каналами 6, 7 и 8, и преобразователя частоты 9, к выходам 10, 11 и 12 которого подключе на трехсекционная якорная обмотка 2, содержит цепи. управления 13, 14 и 15 ключей преобразователя частоты, под" клюценные к каналам 6, 7 и 8 датчи" ка 5 положения ротора через управляемый блок 16 Формирования сигналов. правого и левого направлений вращения, первый управляющйй вход 17 ко" торой подключен к выходу 18 первой логической схемы "Исключающее ИЛИ" 19, к двчм входам 20 и 21 которой подкл 6- чены выход 22 эадатцика 23 направления вращения вправо, влево и выход 24 триггера 25 команд "Пуск" и "Стоп". К выходным каналам 6, 7 и 8 датчика 5 положения ротора подключен датчик направления вращения 26, выход 27 кото" рого подключен к первому входу 28 трехвходового Формирователя 29 управляющего сигнала на останов, к второ" му входу 30 которого подключен выход 18 первой логической схемы "Исключающее ИЛИ" 19, к третьему входу 31 выход 24 триггера 25 команд "Пуск" и "Гтап", а выход 32 указанного фор" мирователя 29 подключен к второму и управляющему входу 33 блока 16 формирования сигналов правого и левого направлений вращения.Датчик направления вращения 26 со" держит по числу каналов датчика 5 по" ложения ротора три З -триггера 34, 35 и 36, выходы которых 37, 38 и 39 подключены к входам 40, 41 и 42 логического сумматора 43, выход которого 44 является выходом 27 датчика направления вращения 26, В каждом В-триггере 34 (35, 36) информационный вход 45, 46 и 47 подключен к одноименному каналу 6 ( 7, 3) датчика 5 положения ротора, а входы "Тактируемый" 4849, 50) и "Установка ну" ля" 51 52,53) подключены к следующим по направлению 7 (6,8 1 и против направления 8 ( 6, 7) вращения каналам датчика 5 положения ротора.Трехвходовый Формирователь 29 уп" равляющего сигнала наостанов содержит вторую логическую схему "Исключающее ИЛИ" 54 и логические схемы "НЕ" 55 и "И-НЕ" 56, выход 57 второй логической схемы "Исключающее ИЛИ" 54 и выход 58 логической схемы "НЕ" 55 подключены каждый к соответствующему входу 59 60 логической схемы "И-НЕ 1, выход 61 которой является выходом 32 указанного Формирователя 29, первым 28 и вторым 30 входами кото 3 1029368 брого являются соответственно первый 62 и второй 63 входы второй логической схемы "Исключающее ИЛИ" 54, а третьим 31 входом - вход 64 логи" ческой схемы "НЕ" 55.Устройство дополнительно снабженоустановленной в вентильном электродвигателе муФтой торможения 65, цепь управления 66 которой подключена к выходу 32 трехвходового Формировате" ля 29 управляющего сигнала на оста" нов. Устройство получает питание от источника 67 электрической энергии ( подключение источника к устройству на чертеже показано условно 1.Датчик 5 положения ротора может быть любого типа, например индуктивный с подмагничиванием. В его каналах 6, 7, и 8 Формируются сигналы о положении ротора ( индуктора 3) синхронной машины 1, смещенные в данном случае друг относительно друга на 2 Р 3 эл.град. Длительность каждого сигнала соответствует угловому повороту ротора в Ж эл.град. Для направления вращения вправо принята следующая последовательность сигналов;О О, (/8 (Фиг. 2). Преобразователь частоты 9 может бить любого типа, например однополупериодний или двух" полупериодный, выполненный на транзисторах. Такт коммутации для однополупериодного преобразователя частоты составляет 2%3 эл.град., для двухполупериодного - Ж/3 эл.град. Управляемый блок 16 Формирования сигналов правого.и левого направлений вращения может быть выполнен на базе различных логических схем, например на трех логических схемах "Исключающее ИЛИ". При наличии единичного входного сигнала на первом управляющем входе 17 сигналы с кана, лов 6, 7 и 8 датчика 5 положения ротора проходят через управляемый блок 16 на цепи управления 13 14 и 15 ключей преобразователя частоты 9 без изменения. При этом датчик 5 положения ротора установлен в вентильном двигателе дпя обеспечения вращения вправо. При нулевом входном сигнале на первом управляющем входе 17 сигналы с каналов 6, 7 и 8 датчика 5 положения ротора инвертируются в .управляемом блоке 16. Это эквивалент. но сдвигу датчика 5 положения ротора на Я эл.град., что обеспечивает реверс вентильного электродвигателя. Отсутствие входного сигнала на втором управляющем входе 33 запрещаетработу управляемого блока 16, а наличие входного сигнала на управляющемвходе 33 управляемого блока 16 разре" 5 шает прохождение сигналов с датчика 5"положения ротора на цепи управления 13,14 и 15 ключей преобразователя часто- .ты 9.ИуФта,торможения 65 может быть выполнена по любой конструктивной схеме,например с электромагнитным возбуждением, Отсутствие входного сигнала вцепи управления 66 обеспечивает включение муФты торможения 65 и Фрикцион ное торможение вала 4 синхронной машины 1, а наличие входного сигнага вцепи управления 66 обеспечивает рас.тормаживание муФты 65.При подключении устройства к источ нику 67 электрической энергии и задания направления врЪщения, напримервправо (интервал времени- т, ), вен 1тильный электродвигатель находится всостоянии покоя, поскольку на втором 25 управляющем входе 33 управляемогоблока 16 отсутствует управляющий сигнал И (1) с выхода 32 трехвходового Формирователя 29 и он не разрешаетпрохождение сигналов с датчика 5 положения ротора на цепи управления 13,14 и 15 ключей преобразователя частоты 9.Это обеспечивается за счет того,что при подключении к источнику 67 35электрической энергии О-триггеры 34,35 и 36 датчика направления вращения 26устанавливаются в нулевое положениеи на входах 28, 30 и 31 трехвходового Формирователя 29 сигналы 0, 0 ,отсутствуют,0При поступлении сигнала "Пуск" вмомент времени цена входах 28, 30и 31 и на вцходе 32 трехвходового Фор-,мирователя 29 появляются единичныеуправляющие сигналы, управляемыйблок 16 Формирует сигналы для враще- .ния вправо, поскольку на его первом 17 .и втором 33 управляющих входах присутствуют единичные сигналы И и ИВентильный электродвигатель начййаетвращаться вправо и работает в этомрежиме на интервале времени с й дой, На выходах 37, 38 и 39 О-триггеров 34, 35 и. 36 периодически Формируются единичные сигналы 07, И иИ,поскольку в каждом О-триггере на"Тактируемый" вход 48 (49 и 50) уп равляющий импульс 07 (09, 06поступает в тот момент, когда на его1029368 10слева направо, не преввеает угловой ния, поскольку за один такт коммутадлительности одного такта коммутации, ции вентильный электродвигатель не что составляет Й/3 эл. град. Ж( . разовьет заметной частоты вращения, /6 гсом.град. .Это позволяет" практи" и повыбить точность останова за , чески свести к нулю время свободного вы 5 счет исключения непрогнозируемой бега после отключения вентильного величины времени свободного вызлектродвигателя от источника пита. бега.