Устройство для управления вентильным электродвигателем Советский патент 1986 года по МПК H02P6/00 

выходу элемента сравнения 5, генераторы 6 и 7 трапецеидальных: напряжений и селекторы 8 и 9 сит налов. Генераторы 6 и 7 реализуют функцию U ICwt на интервале t О до t 2 м /Коои функцию и интервале от t 2 ir/NcoAO t 2 ii./6)-N/2, где t - время, U - напряжение генератора, СО - частота вращения, К - коэффициент пропорциональности. Каждый из селекторов 8 и 9 состоит из двухвходовых линейно-ш-1пульсных схем совпадения И 10, 11 и подключенной к их выходам двухвходовой линейно-импульсной схемь ШШ 12, выходы которой являются выходами селектора. Выход элемента КПИ 1 соединен с входом генератора бис первыИзобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным электродвигателям, питающимся от сети постоянного тока через полупроводниковые коммутаторы, управляемгле от д атчиков положения ротора.

Целью изобретения является повышение надежности и т1рощение схемы.

Ма фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг.За, б - примеры пpинц fflиaльныx схем генератора трапецеидального напряжения м селектора сигналов.

Устройство для управления вентильным электродвигателем (фиг.) содержит два N/2-входовых элемента ИЛИ 1,2, входы которых предназначены для подключения к выходам N датчиков 3 положения ротора, N логических схем jPl 4, первые входы которых предназначены для подключения к выходам датчиков 3 положения ротора, а вторые входы объединены и подключены к выходу элемента сравнения 5, имеющего два управляющих входа и один задающий, два генератора 6 и 7 трапецеидальных напряжений и два селектора 8 и 9 сигналов, каждый из которых состоит из двух двухвходовых линейно импульсных схем совпадения И 10,11

ми входами схем совпадения И 10. Выход элемента ШШ 2 соединен с входом генератора 7 и с вторыми входами схем совпадения И 10. Выходы генераторов 6 и 7 соединены соответственно с вторыми входами схем совпадения И 10, II. Выходы селекторов 8 и 9 сигналов соединены с входами элемента сравнения 5. Введение генераторов 6,7 и селекторов 8, 9 сигналов позволяет сократить число блоков работающих в активном режиме,и число элементов в схеме устройства,требующих индивидуальной настройки,так как генераторы трапецеидального напряжения полностью заменяют работу двух генерато- , ров треугольного и одного генератора пилообразного напряжения. 4 ил.

и подключенной к их выходам двухвходовой линейно-импульсной схемы ШШ 12, выходы которой являются выходами селекторов 8 и 9 сигналов.

Выходы первого 1 К/ 2-входового логического элемента Ш1И соединены с входом первого генератора 6 трапецеидальных напряжений и с первыми

входами первых 10,10.1 линейно-импульсных схем совпадения И каждого селектора 8,9 сигналов, выходы второго 2 N/2-входового логического элемента РШИ соединены с входом второго

генератора 7 трапецеидальных напряжений и с первыми входами вторых 11, 11.1 линейно импульсных схем совпадения И каждого селектора сигналов выходы первого генератора 6 трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами первой 10 в первом се-- лекторе 8 сигналов и второй 11.1 во втором селекторе 9 сигналов линейно-импульсных схем совпадения И,

выходы второго генератора 7 трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами второй 11 в первом селекторе 8 сигналов и первой 10.1 во втором селекторе 9 сигналов линейно-импульсных схем совпадения

И, выходы селекторов сигналов соеди- 1251

нены с управляющими входами элемента сравнения 5.

Генераторы трапецеидального напряжения релизуют функцию U Kwt на интервале от t О до t Z ii /NCi) 5 и и Кы на интервале от t

21Г 21Г -- до t

Nu

(N/2)CJ

Устройство работает следующим об- разом.

При работе вентильного двигателя от датчиков 3 положения ротора появляются импульсы, прямоугольной формы длительностью 360 /N эл.град. (фиг.2а). Сигналы с нечетных номеров выходов датчика 3 положения ротора подаются на входы логического элемента ИЛИ 1, с выхода которого последовательность импульсов (фиг.2б) управляет работой генератора 6 трапецеидального напряжения и селекторов 8 и 9 сигналов. Сигналы с четных номеров выходов датчика 3 положения ротора поступают на входы логического элемента ИЛИ 2, с выхода которого последовательность импульсов (фиг,2д) управляет работой генератора 7 трапецеидального напряжения и селекторов 8 и 9 сигналов . Таким образом на выходах логических элементов ИЛИ 1 и 2 сигналы сдвинуты относительно друг друга на половину периода.

В качестве генератора трапеце- идального напряжения может быть использован, например, интегратор, конденсатор, в цепи обратной связи которого зашунтирован переходом МОП-транзистора (фиг,За). При нали- чии сигнала на входе интегратора его конденсатор заряжается до некоторого постоянного уровня,при этом напряжение на его выходе изменяется по линейному закону,а при отсутствии сигнала - фиксируется на этом уровне. В момент подачи сигнала на короткое время импульсом, сформированным дифференцирующей цепью, через импульсный трансформатор включается шунтирую- щий МОП-транзистор и (фиг,За) напряжение на конденсаторе интегратора уменьшается до О.

Поскольку схемы генераторов 6 и 7 трапецеидальных напряжений идентичны скорости нарастания напряжения на их выходах одинаковы. Фазовьш сдвиг между сигналами генераторов 6 и 7

5

5

2774

равен половине периода (фи1 .2р,е) Селектор 8 сигналов выделяет с помощью линейно-импульсных схем совпадения И 10, 1 их входных сигналов трапецеидального напряжения сигналы пилообразной формы (фиг.2г,ж), а селектор 9 сигналов с помощью линейно-импульсных схем совпадения И 10,10.1 - сигналы импульсной формы (фиг.2и,к). Линейно-импульсные схемы ИЛИ 12 и 12.1 селекторов 8 и 9 сигналов суммируют соответственно пилообразные (фиг.2з) и импульсные -напряжения (фиг.2л), образуя сигналы линейно-нарастающего пилообразного напряжения с периодом 17/N и сигнал постоянного напряжения. На величину последнего можно воздействовать автоматически, изменяя напряжение задания (фиг.2м), или вручную, в зависимости от режима работы двига- т еля.

Конструктивно селекторы 8 и 9 сигналов могут быть реализованы на микросхеме 190КТ2, имеющей четыре входа и два выхода (фиг.Зб).

Элемент сравнения 5 является узлом, определяющим время задержки и или опережения включения очередного вентиля. Срабатывание этого элемента происходит в тот момент, когда нарастающее напряжение пилообразной формы с выхода селектора 8 сигнала станет равным постоянному напряжению (фиг.2н). Далее сигналы (фиг.2о,п) с помощью логических схем совпадения И 4 разделяются по каналам системы управления, число которых соответствует числу вентилей. На выходе каждой из логических схем совпадения И 4 сигнал появляется лишь в том случае, если на его входе имеется сигнал с элемента сравнения и соответствующего выхода схем датчиков положения ротора.

Работа двигателя, например, с числом секций (фаз) 3 с дополнительным устройством осуществляется следующим образом.

Если в какой-то момент времени при работе двигателя сказался включенным один выход датчика 3 ротора (фиг.2а), то на выходе, соединенном с входом генератора 6 трапецеидального напряжения через элемент 1 ИЛИ, появляется импульс длительностью 60 град.элр (фиг.2б), в течение КОТОРОГО напряжение на выходе генератора линейно нарастает, а затем фиксируется на некотором постоянном уровне (фиг.2в). Через интервал 60 град.эл. на входе другого генератора появляется импульс от другого элемента ШШ 2 (фиг.2д), в результате чего напряжение на его выходе также начинает нарастать по линейно-- му закону, а затем по истечении 60-градусного интервала фиксируется (фиг.2е). В момент окончания импульса с второго выхода датчика 3 положения ротора конденсатор генератора 6 шунтируется переходом МОП-транзистора (фиг.За и напряжение не его выходе оказывается равным нулю. Аналогично разряжается конденсатор генератора 7 в момент прекращения сигнала с выхода схемы МПИ 1 и проиходит сброс напряжения на его выход Сигналы с генераторов 6 и 7 трапецеидального напряжения разделяются селекторами 8 и 9 сигналов на пилообразное (фиг.2з и, постоянное напржения (фиг,2л), сравниваются друг с другом и с постоянным напряжением задания на элементе сравнения 5 диаграммы (фиг.2м, н) и поступают на схемы совпадения И 4 диаграммы (фиг 2о). Полученные импульсные сигналы используются в каскадах, которые обеспечивают подачу импульсов соответствующей длительности фиг.2п на управляющие электроды вентилей преобразователя (коммутатора). Данное устройство позволяет упростить схему регулирования угла опережения, повысить линейность регулирования и надежность при сохраннии широкого диапазона регулирования угла опережения. Изменение угла наклона пилообразного напряжения компенсируется в данной схеме соотт ветствующим изменением уровня постоянного напряжения на схеме элемента сравнения, поскольку он определяется скоростью нарастания напряжения на выходе генератора трапецеидального сигнала. Таким образом, вне зависимости от частоты вращения и факторов, влияющих на скорость нарастания напряжения генераторов трапецеидального сигнала, угол опережения остается неизменным.

Упрогцение данного устройства в сравнении с прототипом достигается за счет уменьшения числа блоков,

работагоишх в активном режиме. В данном устройстве - два г еиератора трапецеидального напряжения, а в

прототипе - два генератора треугольного напряжения и один генератор пилообразного напряжения. Кроме того, количество элементов уменьшено в два раза. Уменьшение количества

блоков, требующих индивидуальной настройки, повышает надежность работы электрической схемы. Таким образом уменьшается как количество самих элементов устройства, так и

число блоков, работающих в активном режиме с невысокой помехоустойчивостью.

Формула изобретения

Устройство для управления вентильным электродвигателем, содержащее два N/2-входовых элемента ИЛИ, входы которых предназначеня для подключения к выходам датчика положения ротора, N логических схем И, первые входы которых предназначены для подключения к выходам датчика положения ротора, а вторые входы объединены и подключены к выходу элемента сравнения, имеющего два управляющих входа и один задающий, отличающееся тем, что, с целью упрощения схемы и повышения надежности, в нее введены два генератора трапецеидальных напряжений, реализующих функцию U KG-)t на интервале от t О до t 21|/0) и и Ксо на интервале от t 21Г/Ми до t 2ir/Ncj , где t - время реализации функции генератора напряжений, с; U - выходное напряжение генератора, .В; СО - частота вращения, рад/с ; К - коэффициент пропорциональности; N - число датчиков положения ротора и два селектора сигналов, каждый из которых состоит из двух двухвходовых линейно-импульсных схем совпадения И и подключе- ной к их выходам двухвходовой линейно-импульсной схемы ИЛИ, выходы которой являются выходами селекторов сигналов, причем выходы первого N/2- входового логического элемента ИЛИ соединены с входом первого генератора трапецеидальных напряжений и с первыми входами первых линейно- импульсных схем совпадения И каждого селектора сигналов, выходы второго К/2-входово1-о логического элемента

ИЛИ соединены с входом второго генератора трапецеидальных напряжений и с первыми входами вторых линейно- импульсных схем совпадения И каждого селектора сигналов, выходы первого генератора трапецеидальных напряжений соединены с вторыми входами первой в первом селекторе сигналов и второй во втором селекторе сигна 1 I -

лов линейно-и шульсных схем совпадения И, выходы второго генератора трапецейдальньгх напряжений соединены с вторыми входами второй в первом селекторе сигналов и первой во втором селекторе сигналовлинейно-импульсных схем совпадения И, выходы селекторов сигналов соединены с управляющими входами элемента сравнения.

п п п п

-аг

Фигг

-LTUлл/

.тп:

Редактор М.Бандура

Составитель В.Тарасов

Техред Г.Гербер Корректор М.Пожо

4424/56

Тираж 631Подписное

ВНИИПИ 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 .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления вентильным электродвигателем. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение. Уст-г ройство содержит N/2-входовых элемента ИЛИ 1,2, входы которых подключены к выходам N датчиков 3 положения ротора, N логическда схем И 4, одни входы которых подключены к выходам датчиков 3, а другие - к (Л К форнирова/пблям импулйсоЗ упробле- ния вентилями Фиг.1