ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1995 года по МПК H02K29/06 H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями переменного тока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления электроприводом переменного тока, содержащее электродвигатель, трехфазный мостовой инвертор, выходы которого подключены к выводам обмотки статора электродвигателя, задатчик фазных токов, два датчика тока, включенные в соответствующие фазные цепи обмотки статора электродвигателя, два регулятора фазных токов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами задатчика фазных токов, а вторые входы с выходами соответствующих датчиков тока, формирователь импульсов управления, выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих ключей мостового инвертора. Кроме того, в состав устройства входят дополнительные формирователи задания тока и действительного значения тока.

Недостатком известного устройства является его сложность, обусловленная наличием дополнительных формирователей.

Техническая задача упрощение схемы электропривода.

Поставленная задача решается тем, что в электроприводе, содержащем электродвигатель, трехфазный мостовой инвертор, выходы которого подключены к выводам обмотки статора электродвигателя, задатчик фазных токов, два датчика тока, включенные в соответствующие фазные цепи обмотки статора электродвигателя, два регулятора фазных токов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами задатчика фазных токов, а вторые входы с выходами соответствующих датчиков тока, формирователь импульсов управления, два выхода которого подключены к управляющим входам двух ключей анодной группы трехфазного мостового инвертора, а два других выхода к управляющим входам двух его ключей катодной группы, формирователь импульсов управления составлен из двух инверторов и двух двухвходовых логических элементов И, причем вход первого инвертора объединен с первым входом первого логического элемента И и подключен к выходу первого регулятора фазных токов, соединенному с управляющим входом третьего ключа катодной группы трехфазного мостового инвертора, а вход второго инвертора объединен с первым входом второго логического элемента И и подключен к выходу второго регулятора фазных токов, соединенному с управляющим входом третьего ключа анодной группы трехфазного мостового инвертора. Выход первого инвертора связан с вторым входом второго логического элемента И, а выход второго инвертора с вторым входом первого логического элемента И, при этом выходы первых инвертора и логического элемента И образуют первую пару, а выходы вторых инвертора и логического элемента И вторую пару выходов формирователя импульсов управления.

Применение изобретения в промышленности позволит упростить схему электропривода, исключив ряд элементов, сохранив при этом все функции электропривода, обеспечив требуемый режим коммутации его фазных обмоток.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого электропривода; на фиг. 2 эпюры токов в фазных цепях статорной обмотки электродвигателя.

Электропривод содержит двухфазный синхронный электродвигатель 1 с возбуждением от постоянных магнитов, трехфазный мостовой инвертор 2, выходы которого подключены к выводам обмотки статора электродвигателя, задатчик 3 фазных токов, два регулятора 4 и 5 фазных токов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами задатчика 3 фазных токов, а вторые входы с выходами датчиков 6, 7 тока, включенных в соответствующие фазные цепи обмотки статора электродвигателя, формирователь 8 импульсов управления, два выхода которого подключены к управляющим входам двух ключей анодной группы трехфазного мостового инвертора 2, а два других выхода к управляющим входам двух его ключей катодной группы, причем формирователь 8 импульсов управления составлен из двух инверторов 9, 10 и двух двухвходовых логических элементов И 11, 12. Вход инвертора 9 объединен с первым входом логического элемента И 11 и подключен к выходу регулятора 4 фазных токов, соединенному с управляющим входом третьего ключа катодной группы трехфазного мостового инвертора 2, вход инвертора 10 объединен с первым входом логического элемента И 12 и подключен к выходу регулятора 5 фазных токов, соединенному с управляющим входом третьего ключа анодной группы трехфазного мостового инвертора 2. Выход инвертора 9 связан с вторым входом логического элемента И 12, а выход инвертора 10 с вторым входом логического элемента И 11, при этом выходы инвертора 9 и логического элемента И 11 образуют первую пару, а выходы инвертора 10 и логического элемента И 12 вторую пару выходов формирователя 8 импульсов управления.

Электропривод работает следующим образом.

При наличии логической "1" на выходах формирователя 8 импульсов управления соответствующий ключ трехфазного мостового инвертора 2 открывается, а при наличии логического "0" закрывается.

Допустим в момент времени t₀ (фиг. 2) выходные сигналы Q4 и Q5 регулятора 4 и 5 фазных токов имеют нулевые значения, т.е. Q4 0, Q5 0 (в данном примере в качестве регуляторов фазных токов используются пороговые элементы с гистерезисной характеристикой). В этом случае на выходах формирователя 8 импульсов управления сигналы принимают значения К₁ 1, К₂ 0, К₃ 0, К₄ 0, К₅ 0, К₆ 1, что соответствует замыканию ключей К1 и К6 трехфазного мостового инвертора 2. Обмотки фаз электродвигателя последовательно подключаются к источнику питания мостового инвертора, и ток в них начинает нарастать со скоростью U_п/2L, где U_п напряжение питания мостового инвертора; L индуктивность обмоток электродвигателя 1.

В момент t₁ выходные сигналы регуляторов 4 и 5 фазных токов принимают значения Q4 0, Q5 1, так как в фазе А изменилось задание IA_з, а в фазе В был достигнут верхний фиксированный уровень нагрузки, что привело к переключению порогового элемента 5. Замыкаются ключи К1, К4, К5. Ток в фазах А и В соответственно возрастает и убывает с темпом U_п/L.

В момент t₂ ток фазы В достигает нижнего фиксированного уровня нагрузки. При этом выходные сигналы Q4 0, Q5 0. Включаются ключи К1 и К6. Ток в фазе А протекает по цепи LA диод ключа К3 К1 LA, а ток в фазе В рекуперирует энергию через диоды ключей К3 и К6.

В момент t₃, когда ток в фазе В достигает верхнего фиксированного уровня, происходит переключение регулятора 5 фазного тока и изменение сигнала Q5 1. При этом на выходе формирователя 8 импульсов управления появляются сигналы, замыкающие ключи К1, К4, К5. Ток в фазе А возрастает, а в фазе В спадает с темпом U_п/L до момента t₅, когда переключается пороговый элемент 4. Сигналы Q4 и Q5 принимают значения Q4 1, Q5 1. Замыкаются ключи К2 и К5. Токи в обмотках электродвигателя спадают с темпом U_п/L до тех пор, пока ток в фазе В не станет равным нулю (момент t₆), после чего темп изменения тока в фазе А становится равным U_п/L, а в фазе В останется нулевым. Далее электропривод работает аналогично.

Использование: для управления электродвигателями переменного тока. Сущность: в электроприводе с двухфазным синхронным двигателем 1 формирователь 8 импульсов управления составлен из двух инверторов 9,10 и двух двухвходовых логических элементов И 11, 12. Выходы формирователя 8 подключены к управляющим входам ключей анодной и катодной групп мостового инвертора 2 в цепи обмотки статора двигателя 1. Указанное выполнение формирователя импульсов управления позволяет упростить схемы электропривода, сохранив при этом выходные характеристики электропривода. 2 ил.

ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатель, трехфазный мостовой инвертор, выходы которого подключены к выводам обмотки статора электродвигателя, задатчик фазных токов, два датчика тока, включенных в соответствующие фазные цепи обмотки статора электродвигателя, два регулятора фазных токов, первые входы которых соединены с соответствующими выходами задатчика фазных токов, а вторые входы с выходами соответствующих датчиков тока, формирователь импульсов управления, два выхода которого подключены к управляющим входам двух ключей анодной группы трехфазного мостового инвертора, а два других выхода к управляющим входам двух его ключей катодной группы, отличающийся тем, что формирователь импульсов управления составлен из двух инверторов и двух двухвходовых логических элементов И, вход первого инвертора объединен с первым входом первого логического элемента И и подключен к выходу первого регулятора фазных токов, соединенному с управляющим входом третьего ключа катодной группы трехфазного мостового инвертора, а вход второго инвертора объединен с первым входом второго логического элемента И и подключен к выходу второго регулятора фазных токов, соединенному с управляющим входом третьего ключа анодной группы трехфазного мостового инвертора, выход первого инвертора связан с вторым входом второго логического элемента И, а выход второго инвертора с вторым входом первого логического элемента И, при этом выходы первых инвертора и логического элемента И образуют первую пару, а выходы вторых инвертора и логического элемента И вторую пару выходов формирователя импульсов управления.