Вентильный электропривод Советский патент 1986 года по МПК H02P6/22 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в исполнительных механизмах различного назначения с цифровым управлением.5

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения в обоих направлениях.

На фиг. 1 дана структурная схема электропривода, на фиг. 2 ,- - временные диаграммы.

Вентильный электропривод содержит -фазнуро синхронную машину 1 , обмотки которой подключены к выходам ком-. мутатора.2, фазовращатель 3, соеди- 5 с валом синхронной машины ,1, а многофазной обмоткой - с мн.огофаз- ным источником синусоидального напряжения 4, вход которого через делитель 5 соединен с зададащим генерато- 20 ром 6,нуль-орган 7, соединенный входом с выходом фазоврал1ателя 3, постЬ- янный запоминающий узел 8, выходы которого соединены с i -фазным ши- ротно-импульсным модулятором (ЦИМ) 9, выходы которого связаны с блоком управления коммутатором 10, постоянный запоминающий узел 8 содержит блок знаков фазных напряжен:ий 11.

30 Кроме того, устройство содержит

блок управления реверсом 12, регистр . памяти 13, упр авляемый делитель частоты 14, при этом блок управления реверсом 12, состоит из четырех мультиплексоров 15-18, управляющие входы 35 которых соединены между собой, регистр памяти 13 информационными входами подключен к выходам разрядов делителя 5, выходами - к адресным входам постоянного запоминающего узла 8, а входом разрещения записи - к выходу нуль-органа 7, ШИМ 9 содержитm элементов И 19, ИЛИ 20 и m вычитаюш,их счетчиков 21, выходы разрядов которых связаны с входами элементов ИЛИ, вы- ходы которых являются выходами широт- но-импульсного модулятора и связаны с первыми входами элементов И, выходами подключенных к счетным входам вычитающих счетчиков, входы разреше- 50 ния записи счетчиков связаны с выходом делителя 5, а их установочные входы - с выходами постоянного запоминающего узла. 8, управляемый делитель частоты 14 входом соединенный 55 с, задающим генератором 6, а выходом- с вторыми входами схем И 19 ШИМ 9, блок управления коммутатором 10 содержит по лна элемента И 22 и одному инвертору 23 на каждую фазу синхронной машины 1, выходы элемс нтов И соединены с входами коммутатора 2, а входы инверторов - с первыми входами первых элементов И 22 для каждой из фаз, выходы их с первыми входами вторых эдементов И 22 для этих же фаз, вторые входы пары элементов И первой фазы блока управления коммутатором 10 соединены с выходом первого мультиплексора 15 блока управления реверсом 12, а вход инвертора блока управления коммутатором 10 это же фазы соединен с выходом третьего мультиплексора 17, выход второго мультипдексора 16 связан с вторыми входами пары элементов И блока управления коммутатором 10 второй фазы, а вход инвертора блока управления коммутатором 10 этой же фазы - с выходом четвертого мультиплексора 18, вход инвертора блока управления коммутатором 10 третьей фазы соединен с третьим выходом блока знаков фазных напряжений 11 постоянного запоминающего узла 8, а вторые входы первого и второго элементов И блока управления коммутатором 10 этой фазы -.с третьим выходом ШИМ 9, первый выход которого соединен с первым входом первого 15 и вторым входом второго 16 мультиплексоров блока управления реверсом 12, второй выход щиротно-импульсного модулятора 9 подключен к второму входу первого 15 и первому входу второго 16 мультиплексоров, первый вход третьего 17 и второй вход четвертого 18 мультиплексоров блока управления реверсом 12 связаны q первым выходом блока знаков фазных напряжений 11 постоянного запоминающего узла 8, ас вторым его выходом соединены второй вход третьего 17 и вход четвертого 18 мультиплексоров.

Вентильный электропривод работает следующим образом.

Делитель 5, представляющий собой -разрядный двоичный счетчик, делит частоту задающего генератора 6 /Q в 2 раз. По выходному сигналу делителя .5 многофазный источник синусоидального напряжения 4 формирует сдвинутые по фазе между собой синусоидальные сигналы частотой .-/ 1/2 , поступаю:1цие на многофазную обмотку фазовращателя 3, ротор которого сое3

динен с ва,пом синхронной машины 1 . Выходной сигнал фазовращателя 3 поступает на нуль-орган 7, с выхода которого идет меандрт той же частоты. По передним фронтам выходных импуль- сов нуль-органа 7 осуществляется запись кода из делителя 5 в регистр памяти 13, Этот код определяется положением ротора синхронной машины 1 и при соответствующей установке фазовращателя 3 задает ориентацию магнитного поля статора синхронной машцны 1. Код поступает на адресные входы постоянного запоминающего узла 8, включающего и блок знаков фазных напряжений 11. В узле 8 записаны коды длительностей импульсов N1 для /п фаз синхронной машины 1, обеспечивающие перпендикулярность магнитного поля статора магнитному полю ее ротора при всех кодах положения записываемых в регистр памяти 14, а также минимальные пульсации вращающего момента (например, m сдвинутых по фазе на 2ТГ/ синусоидальных функций угла поворота). В блоке знаков 11 узла 8 записаны знаки фазных напряжений в соответствии с кодами длительностей импульсов в узле В. С -разрядные коды длительное- тей импульсов заносятся в вычитающие счетчики ШИМ 9 с частотой fo/2 по передним фронтам выходного сигнала делителя 5, который поступает на входы разрешения записи в счетчики. После записи кодов на вы- ходах злементов ИЛИ 19 ШИМ 9 появятся логические единицы, означающие начало импульсов с выходов модулятора 9. При этом логические единицы появятся и на первых входах элементов. И 19 модулятора 9, р азрешая прохождение импульсов с выхода управляемого делителя частоты 14 на счетные входы вычитающих счетчиков.. Час тота этих импульсов-равна /о/а.о, где Л1 - код управляющего воздействи поступающий на управляемый делитель частоты 14 от внешнего управляющего блока. Поэтому единицы на выходах элементов ИЛИ 20 модулятора,,9 будут в течение интервалов .времени il NL / fo Ag.,

Вид этих импульсов для п 3 показан на фиг. 2л . При обнулении вы читающих счетчиков прохождение импульсов на их счетные входы прекращается до следующего занесения кодо

794

из узла 8. На фиг, 26 показан внд импульсов с выхода управляемого де- лителя частоты 14, причем в момент времени to было осуществлено уменьшение кода управляющего воздействия до в два раза, а до момента to код дп был максимален. При этом в два раза уменьшилась глубина-модуляции широтно-модулированных импульсов фиг, 2Ct (отрезку времетшой оси которой соответствует в 2 раз больший временной интервал, чем такому же отрезку на фиг, 26). На фиг, 2 Ь показаны знаки фазных напряжений с выхода блока знаков 1 1 . Для i 3 сигналы с первого и второго выходов модулятора 9 поступают на входы первого и второго мультиплексоров 15 и 16, которые в зависимости от сигнала на управляющем входе подключают к. своим выходам первый либо второй входы при данной схеме соединения в зависимости от знака направления вращения signuJимпульсы с первого выхода модулятора 9 будут поступать на выход первого 15 либо второго 16 мультиплексоров, т.е. на входы блока управления коммутатором 10 первой либо второй фазы синхронной.машины 1, Аналогичным образом с помощью мультиплексоров 17 и 18 осуществляется перемена .мест знаков фазных напряжений первой и второй фаз, Импульсы с третьего выхода модулятора 9 поступают непосредственно на вторые входы пары элементов И 22 блока управления коммутатором 10 третьей фазы, а знак напряжения третьей фазы - на вход инвертора и первый вход первого элемента И 22 блока управления коммутатором 10 третьей фазы. Поэтому широтно-мрдулированные импульсы.будут проходить на выход того элемента И, на первом входе которого будеу 1, задаваемая сигн-алом знака с третьего выхода блока знаков 11 узла 8. Аналогичным образом осу ществляется переключение элементов И блока управления коммутатором 10 других фаз. В зависимости от того, на какие из 2 иг -входов коммутатора 2 поступают широтно-модулированные сигналы, соответствующие фазные обмотки синхронной машины 1 подключаются к положительному, либо отрицательному полюсам источника питания, т.е. импульс на выходе коммутзтора 2 меняет знак (фиг. 2 г ), что позволяет получить у синхронной машины 1 максимальный вращаюищй момент.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий m-фазную синхронную маши- ну, обмотки которой подключены к выходам коммутатора, фазовращатель., соединенньй с валом синхронной машины, а многофазной обмоткой - с многофазным источником синусоидального напряжения, вход которого через делитель соединен с задающим генератором, нуль-орган, соединенный входом с выходом фазовращателя, постоянный запоминающий узел, выходы ко- торого соединены с m-фазным щиротно- импульсным модулятором, выходы которого связаны с блоком управления коммутатором, отличают, ий- с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения в обоих направлениях, в него введены блок -управления реверсом, регистр памяти, управляемый делитель частоты, а в постоянный запоминаю- щий узел введен блок знаков фазных напряжений, блок управления реверсом выполнен в виде четырех мультиплексоров , управляющие, входы которых. соединены между собой, регистр памя- ти информационными входами подключен к выходам разрядов делителя, выходами - к адресным входам постоянного запоминающего узла, а входом разрешения записи - к выходу нуль- органа, широтно-импульсный модулятор содержит т .элементов И, ИЛИ и fri вычитающих счетчиков, выходы разрядов которых связаны с входами элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами широтно-импульсного модуля- тора и связаны с первыми входами элементов И, выходами подключенных в; счетным входам вычитающих счетчиков, входы разрешения записи счетчи- ков связаны с выходом делителя, а их установочные входы - с выходами постоянного запоминающего узла, управляемый делитель частоты входом соединен с задающим генератором, а выходом - с вторыми входами m элементов И широтно-импульсного модулятора, блок управления коммутатором содержит по два элемента И и одному инвертору на каждую фазу синхронной машины, выходы элементов И соединен с входами коммутатора, а входы инверторов - с первыми входами первых элементов И для каждой из фаз, выходы их - с первыми входами вторых элементов И для этих же фаз, вторые входы пары элементов И первой фазы блока управления коммутатором соединены с выходом первого .мультиплексора блока управления реверсом, а вход

инвертора блока управления коммутатором этой фазы соединен с выходом третьего мультиплексора, выход второго мультиплексора связан с вторыми входами пары элементов И блока управления коммутатором второй фазы, а вход инвертора блока управления в;оммутатором этой же фазы - с выходом четвертого мультиплексора, вход инвертора блока управления коммута-. тором третьей фазы соединен с третьим выходом блока знаков фазных на- ,пряженйй постоянного запоминающего узла, а вторые входы первого и второго элементов И блока управления коммутатором этой фазы - с третьим выходом широтно-импульсного модулятора, первый выход которого соединен с первым входом первого и вторым входом второго мультиплексоров, блока управления реверсом, второй выход 1 шротно-импульснрго модулятора подключей к второму входу пер- вого и первому входу второго мультиплексоров, первый вх од третьего и второй вход четвертого мультиплексо- I ров блока -управления реверсом связаны с первым выходом блока знаков фазных напряжений постоянного запоминающего узла, а с вторым его выходом соединены второй вход третьего и первый вход четвертого мультиплексоров .

и

и

ж

Составитель В.Тарасов Редактор М.Товтин Техред М.Ходанич Корректор.Синицкая

ЗакаГз926/57 Тираж 631Подписное ;

БНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно

,-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

t t

Фиг.2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в исполнительных механизмах различного назначения с цифровым управлением. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения в обоих направлениях. Устройство содержит т-фазную синхронную . машину 1, коммутатор (К) 2, фазовращатель 3, источник синусоидального напряжения 4, делитель 5, за2 0|,/2| W дающий генератор 6, нуль-орган 7, запоминающий узел 8, щиротно-импуль- сный модулятор (ШИМ) 9, блок управления 10, блок знаков фазных напряжений 11. В устройство введены б.лок управления реверсом (БУР) 12, регистр, памяти 13, делитель частоты 14. БУР 12 состоит из четырех мультиплексоров (М) 15-18о Сигналы с , выходов ШИМ 9 поступают на вход блока управления коммутатором Ю, С помощью М 15-18 осуществляется перемена- мест знаков фазных напряжений. В зависимости от различных входов К 2 поступают широтно-модулированные сигналы. Соответствующие разные обг мотки синхронной машины, 1 подключаются к положительному, либо отрицательному полюсам источника питания, т.е. импульсы на выходе ме-. няют знак, что позволяет получить у синхронной машины макс, вращаю- щий момент. 2 ил. i (Л го 4 4ib СО