Многодвигательный электропривод опорно-поворотного механизма Советский патент 1984 года по МПК H02P7/68 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах зубчатых реек, опорно-поворотных устройств моделирующих стендов и опорно-поворотных механизмов роботов-манипуляторов там, где необходимы высокие точности позиционирования. Извее:ген многодвигательный элект ропривод, содержащий два электродвигателя постоянного тока, ревер.сивный вентильный преобразователь, к выходным зажимам которого подключены параллельно две цепи, каящая из которых состоит из якоря электро двигателя и диода, включенных после довательно, причем полярность диодов в цепях противоположна. Точки соединения диодов с якорями электро двигателелей соединены через насыщающийся реактор Г11 . Однако электропривод имеет невысокие энергетические показатели, обусловленные использованием насыщающегося . реактора. Наиболее близким к изобретению является многодвигательный электропривод опорно-поворотного механизма, содержащий два электродвигателя постоянного тока, соединенные между собой через зубчатую передачу опорно-поворотного механиз.ма, ревер сивный вентильный преобразователь, включающий в себя два комплекта вен тилей и систему импульсно-фазового управления с двумя выходами, каждый из которых подключен к управляющему входу соответствующего комплекта вентилей, к выводам реверсивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, каждая из которых состоит из последователь но соединенных якоря электродвигате ля и диода, причем полярность включения диодов в цепях противоположна два блока задержки и два вентиля, каждый из которых включен встречнопаргшлельно с одним из диодов, а управляющий вход каждого вентиля че рез блок задержки соединен с тем вы ходом- системы импульсно-фазового управления, который подключен к управляющему входу соответствукяцего комплекта вентилей, включенному согласно с этим вентилем 121. Для обеспечения выборки люфта в устройстве необходиью совместное «стречно-параллвльное включение, диодов и тиристоров. 1 Испольэованйе лиодов вместо тиристоров не обе печивает выборку люфта, поскольку даже при сигнале управления, равном нулю, средний момент каждого двигателя равен нулю. Однако при согласной работе электродвигателей, т.е. когда их моменты однонаправлены, к одному двигателю прикладывается через диод полное напряжение преобразователя, а к другому - через вентиль, только его часть, определяемая временем задержки управляющих импульсов, что приводит к ухудщеНию энергетических показателей электропривода в целом, так как один из электродвигателей недоиспользуется по моменту. Целью изобретения является повышение энергетических показателей электропривода. Поставленная цель достигается тем, что в многодвигательный электропривод опорно-поворотного механизма, содержащий два электродвигателя постоянного тока, соединенные между собой через зубчатую передачу опорно-поворотного механизма, реверсивный вентильный преобразователь, включающий в себя два комплекта вентилей и систему иг шульсно-фазового управления с двумя выходами, каждый из которых подключен к управляющему входу соответствующего комплекта вентилей, к выводам реверсивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных якоря электродвигателя и диода, причем полярность включения диодов в цепях противоположна, два блока задержки и два вентиля, каждый из которых включен встречнопараллельно с одним из диодов, а управляющий электрод каждого вентиля через блок задержки соединен с тем к выходом системы импульсно-фазового управления, который подключен к управляющему входу соответствующего комплекта вентилей, включенному согласно с этим вентилем, дополнительно введены третий и четвертый диоды, инвертор, нелинейный блок и два блока регулирования временной задержки, причем вход одного блока задержки через блок регулирования временной задержки, инвертор и третий диод, включенный в прямом направлении, соединен с входом нелинейного блока, вход другого блока задержки через второй блок регулирования временной заде|1жки и четвертый диод яхт включенный в обратном направлении, соединен с входом нелинейного блока, выход которого подключен к входу системы иг тульсно-фазового управления. Кроме того, нелинейный блок содержит семь резисторов, потенциометр, пороговый элемент, два диода и два последовательно соединенных операционны с усилителя, к первым входги которы}с подключены первый и второй резисторы, к второму входу первого операционного усилителя - третий резистор, шунтированный цепочкой из , последовательно соединенных четвертого резистора и порогового элемента, в обратную связь первого операционного усилителя включен пятый резистор, шунтированный цепочкой, состоящей из шестого резистора и чвстречно включенных двух диодов, одни силовые электроды которых объе динены и подключены к выводу шестого резистора, а другие - к выводам потенциометра, движок которого, соединен с выводом пятого резистора, седьмой резистор, включенный в. обратную связь второго операционного усилителя, . . На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - схема нелинейного блока; на фиг. 3 - выходные характеристики нелинейного блока (а), блока задержки (,б) , блоков регулирования временной задержки (в) J, на фиг. 4 - диаграммы, .пояс няющие работу устройства. Мнргрдвигательный электропривод содержит электродвигатели 1 и 2 соединенные между собой через зубча тую передачу 3 опорно-поворотного механизма, реверсивный вентильный преобразователь, включающий в себя комплекты 4 и 5 вентилей и систему импульсно-фазового управления с дву мя выходами, кажднй из которых подключен к управляющему входу комплек тов 4 и 5 вентилей, к выводам ревер сивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, каждая из которых состоит соответст венно из последовательно соединенных якоря электродвигателя 1 и 2 и диода 7 и 8, причем полярность вклю чения диодов 7 и 8 в цепях противоположна, блсжи 9 и 10 задержки и вентили 11 и 12, каждый из которы включен встречно-параллельно соотве ственно с диодом 7 и 8, а управляющий электрод вентилей 11 и 12 через соответствующий блок 9 и 10 задержк соединен с выходом системы 6 импуль но-фазового управления. Кроме того, электропривод содержит диода 13 и 14, инвертор 15, нелинейный блок 16 и блоки 17 и 18 ре гулирования временной Зсщержки, причем вхад блока 9 задержки через блок 17 регулирования временной задержки, инвертор 15 и диод 13, . включенный в прямом направлении, соединен с входом нелинейного ка 16, вход блока 10 задержки через блок 18 регулирования временной задержки и ДИОД 14, включенный в обратном направлении, соединен с входом нелинейного блок 16, выход которого подключен к входу CHCTei«i 6 импульсно-фазового управления. Нелинейный блок 16 содержит резисторы 19 - 23, потенциометр 24, пороговый элемент, выполненный в виде стабилитрона 25, диоды 26 и. 27 и операционные усилители 28 и 29, к первым входам которых подключены соответственно резисторы 30 и 31, к второму входу операционного усилителя 28 подключен резистор 19, шунтированный цепочкой из последовательно соединенных резистора 20 и стабилитрона 25, в цепь обратной связи операционного усилителя 28 включен резистор 21, шунтированный цепочкой, состоящей из резистора и встречно включенных диодов 26 и 27, одни силовые электроды которых объединены и подключены к выводу резистора 22, а другие - к выводам потенциометра 24, движок которого соединен с выводом резистора 21, резистор 23, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя 29,; Электропривод работает следующим образом. . При нулевом значении управляющего сигнала Ukj О вентильный преобразователь генерирует разнополярные импульсы тока (фиг. 4а) за счет поочередной работы комплектов 4 и 5 вентилей. Начальная уставка времени задержки tj ( ij - время задержки импульсов управления вентилями 11 И 12 относительно импульсов управления вентилями комплектов 4 и 5) выбирается такой, чтобы не происходило включение вентилей 11 и 12. При этом положительный, пульсирующий ток (фиг. 46), протекающий по якорной цепи электродвигателя .1, создает положительный момент, а ток электродвигателя 2 (фиг. 4в) - отрицательный момент, т.е. за счет равных и противонаправленных моментов электродвигателей 1 и 2 осуществляется выборка зазора. При возрастании управляющего сигнала Uy от О до 1 (фиг.З) напряжение на выходе нелинейного блока 16 также линейно возрастает с темпом, необходимым для формирования требуемых моментных характеристик электродвигателей 1 и 2, , Характеристика блоков 17 и 18 гулирования временной задержки такова, что при O-iUijil напряжение на их выходе равно нулю и время задерж-. ки, равное начальной устапке, остается неизменным. Поэтому при этих значениях сигнала управления Uij формирование суммарной моментной характеристики электропривода происходит только.за счет изменения выпрямленного напряжения преобразователя. Причем увеличение положительного момента электродвигателя 1 и уменьшение отрицательного момента электродвигателя 2 обусловлено возрастанием положительного напряжения комплекта 4 вентилей и уменьшением отрицательного напряжейия комплекта 5 вентилей .

При 1) момент и средний ток электродвигателя 2 (фиг. 4д) равны О, а момент электродвигателя 2 создается только положите л ьньами импульсами тока (фиг. 4г), так как вентиль 11 Не включается.

Дальнейшее увеличение управляющего сигнала 2 не вызывает значительного изменения напряжения на выходе нелинейного блока 16 и, как следсгвие, значительного увеличения момента электродвигателя 1, который форгдаруется напряжением комплекта 4 вентилей. В интервале формирование требуемой суммарной моментной характеристики электропривода осуществляется в основном характеристикой электродвигтеля 2. Это происходит следующим образом.

При напряжении управления напряжение на выходе блоков 17 и 1 регулирования временной задержки

yвeличивaeтlcя указанное напряжение, поступая на. управлякяций вход блокюв 9 и 10 задержки, уменьшает время задержки tj до нуля, т.е. вентили управления поступают одновременно и на вентили комплектов 4 и. 5 и на вентили 11 и 12, что обеспечивает увеличение среднего тока электродвигателя 2.

При Uv.j% 2 токи обоих электродвигателей равны и они развивают одинаковые Моменты. Диоды 13 и 14, а так же инвертор 15 служат для вьщеления модуля управляющего напряжения, поступающего на вход блоков 17 и 18 регулирования временной задержки.

Таким образом, предлагаемый электропривод при Мсшых сигналах управления развивает противонаправленные моменты, что позволяет выбрать люфт в зацеплении, а при больших сигналах управления моменты электродвигателей совпадают по знаку и они развивают дополнякяцие друг друга моменты.

1, МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТi РОПРИВОД ОПОРНО-ПОВОРОТНОГО МЕХАНИЗМА, содержащий два электродвигателя поетоянного тока, соединенные между собой через зубчатую передачу опорноповоротного механизма, реверсивный вентильный преобразователь, включающий в себя-два комплекта вентилей и систему импульсно-фазового управления с двумя выходами, каждый из которых подключен к управляющем входу соответствукнцего комплекта вентилей, к выводам реверсивного вентильного преобразователя параллельно подключены две цепи, каждан из которых состоит из последовательно соединенных якоря электродвигателя и диода, причем полярность включения диодов в цепях противоположна, два блока задержки и два вентиля, каждый из которых включен встречнопараллельно с одним из диодов, а управляющий электрод каяадого вентиля через блок задержки соединен с тем внходом системы импульсно-фазового управления, который подключен к управляквдему входу соответствующего комплекта вентилей, включенном1/ согласно с этим вентилем, о т л и чающийс я тем, что, с целью повышения энергетических показателей электропривода, в него дополнительно введены третий и четвертый диоды, инвертор, нелинейный блок и два блока регулирования временной задержки, причем вход одного блока задержки через блок регулирования временной задержки, инвертор и третий диод, включенный в прямом направлении, соединен с входом нелинейного блока, вход другого блока задержки через, второй блок регулирования временной задержки и четвертый диод, включенный в обратном направлении, соединен с входом нелинейного блока, выход которого подключен к входу системы импульсно-фазового управления JW 2, Электропривод по п. 1, о т л а ю щ и и с я тем, что нелинейный ч блок Д содержит семь резисторов, потен циометр, пороговый элемент два диода и два последовательносоединенных : операционных усилителя, к первым входам которых подключены первый и 1 торой резисторы, к второму входу первого операционного усилителя - трео: тий резистор, шунтированный цепоч.кой из последовательно соединенных четвертого резистора и порогового элемента, в обратную связь первого операционного усилителя включен пятый резистор, шунтированный цепочСП кой, состоящей из шестого резистора и встречно включенных двух диодов, одни силовые электроды которых объединены и подключены к выводу шестого резистора, а другие - к выводам потенциометра, движок которого соединен с вьгводом пятого резистора, Ьедьмой резистор, включенный в обратную связь второго операционного усил лителя.