Устройство для управления электродвигателем постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в импульсных устройствах регулирования скорости электродвигателей постоянно го тока.

Целью изобретения является повышение КПД и быстродействия устрой ства.

На фиг. 1 представлена схема уст ройства; на фиг. 2 и 3 - диаграммы тока электродвигателя.

Устройство (фиг. I) для управления электродвигателем постоянного тока содержит усилитель мощности,, соб ранный на четырех транзисторньсх клю чах I-A, шунтированных обратными ди одами 5-8 и включенных по мостовой схеме, к одной диагонали которой подсоединен якорь 9 электродвигателя, а к другой источник 10 питания,, а также блок 11 ограничения тока,,

В устройство введены датчик 12 противоЭДС электродвигателя, два пороговых элемента 13 и 14 и два логи™ ческих элемента И 15 и 16„ При этом входы пороговых элементов I3 и 14 соединены с выходом датчика 12 противоЭДС электродвигателя, а выходы с , первыми входами логических элементов И 15 и 16, вторые входы которых соединены с 1выходом блока 11 ограничения тока.

Выходы логических элементов И 15 и 16 соединены с входами транзисторных ключей 3 и 4, соединенных с первым полюсом источника 10 питания, входы транзисторных ключей 1 и 2, соединенных с другим полюсом источника 10 питания, подключены к Выходу блока 11 ограничения штока

Устройство работает следующим образом.

При разгоне электродвигателя сигналом, поступающим с широтно-импульсного модулятора (для упрощения на фиг. 1 не показан), включаются, например, ключи 1 и 4„ Ток и противоЭДС электродвигателя нарастают в соответствии с уравнениями

и - iR CgW

(2)

- М,

где и

- напряже mi е

питания усилите ля:

R - сопротивление якоря электродвигателя;

L - индуктивность якоря; I - момент инерции на валу электродвигателя;

С., С - соответственно коэффициенты противоЭДС и момента электродвигателя;

Мц - момент нагрузки на валу электродвигателя; i - ток якоря; со - скорость вращения Нарастание тока идет по экспоненте (фиг. 2), При достижении током некоторой величины срабатывает блок 11 ограничения тока и выдает сигнал на закрытие ключей 1 и 2. Ключ 1 закрывается и ток якоря 9 электродвигателя, поддерживаемый его ЭДС самоиндукции, протекает чераз ключ А и диод 7, уменьшаясь в соответствии с уравнением

Т .(3)

iR - Cgco

dt

в отличие от известного устройт. e ства ток не замыкается через источник питания, а поэтому уменьшение его будет проходить с меньшей скоростью, следовательно, пульсации тока будут меньше, а значит ток к началу следу ющего включения ключа 1 будет большего, по сравнению с известным устройством, значения. После очередного включения ключа 1 процессы повторяются с сохранением тенденции уменьшения скорости изменения тока в моменты его увеличения. После реверсирования (фиг. З) ток с большой скоростью изменяет знак на противоположный и при достижении значения токоограни- чения блок токоограничения 11 пода- ВТ сигнал закрытия на ключ 2 и на логические элементы И 15 и 16. В , дальнейшем работа схемы зависит от того, до какой скорости успел затормозиться электродвигатель до этого момента.

Рассмотрим случай, когда скорость соответствует противоЭДС Е г При этой полярности противоЭДС (слева - плюс) срабатывает при Е - то пороговый элемент 13, который пода- ет закрывающий сигнал на логический элемент И 15, последний закрывает ключ 3, так как на его втором входе уже есть сигнал блока ограничения тока 11 (пороговый элемент 14 выдает закрывающий сигнал при Е RI , но другой полярности). Если ключ 3 не закрывать, как не закрывался ключ 4 при разгоне, ток якоря над действием противоЭДС продолжал бы увеличиватьс до значения, большего 1 (так как Е Е1,„ )о Как только скорость двигателя упадет до значения, при котором ЕiRIfo, закрьшающий сигнал на выходе порогового элемента 13 пропадет (момент времени t, на фиг. 3), При этом после очередного срабатывания блока ограничения тока закроется только ключ 2, а ключ 3 останется открытым, Ток, уменьшаясь, потечет через ключ 3 и диод 8. Причем уменьшаться будет в соответствии с уравнением (3). В дальнейшем процессы изменения тока будут аналогичны происходящим при разгоне, т.е. с меньшими пульсация ми. Уменьшение пульсаций при сохране НИИ максимального значения тока I-ro (ограниченного модностью применяемых ключей) приводит к увеличению быст родействия привода и увеличению КПД устройства. 1 4 б р е т е Формул Устройство для управленияэлектродвигателем постоянного тока, содер-жащее усилитель мощности, собранный на четырех транзисторных ключах, шунтированных обратными диодами, и вклкгченных по мостовой схеме, к одной ди-. агонали которой подсоединен якорь электродвигателя, а к другой - источник питания, а также блок ограничения тока, отличающее ся тем, что, с целью увеличения КПД и быстродействия, в него введены дат- . чик противоЭДС электродвигателя,.два пороговых элемента и два логических , элемента.И, причем входы пороговых элементов соединены с выходом датчика противоЭДС, а выходы с первыми входами соответствующих логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходом блока ограничения тока, а выходы с входами транзисторных ключей, соединенных с первым полюсом источника питания, входы транзисторных ключей,.соединенных с вторым полюсом источника питания, подключены к выходу блока ограничения тока.

Изобретение относится к электро™ технике и может найти применение в импульсных устройствах регулирования скорости. Повышение быстродействия и КПД обеспечивается за счет введения датчика I2-противоЭДС электродвигателя 9, двух пороговых элементов 13 и 14, а также двух логических элементов И 15 и 16. При этом входы пороговых элементов 13 и 14,связаны с выходом датчика 12 противоЭДС, а выходы через первые входы логических элементов И 15 и 16 связаны с входами зисторных ключей 3 и 4, с входами транзисторных ключей 1 и 2.непосред- с ственно,а ключей 3 и 4 через вторые входы логических элементов И I 5 и 16 связан выход блока ограничения тока 11.2 ил. С О5 СД HJ