Устройство для управления реверсивным асинхронным двухфазным двигателем Советский патент 1986 года по МПК H02P7/42 

но-транзисторных ключей (К) 2, 3, 4 переменного тока. К 2,3,4 соединены между собой последонательно и предназначены дпя подключения к источнику постоянного тока. К К 3,4 подключены обмотки 5,6 АД 7. Управляющие цепи К 2,3,4 подключены к схеме 8 управления. Схема 8 содержит задатчи входного сигнала, выходы которого подключены ко входам индикатора полярности входного сигнала и блоку формирования абсолютного значения входного сигнала. Выход блока фазового сдвига соединен с первыми входа ми блоков сравнения, вторые входы которых связаны с выходом блока формирования абсолютного значения входного сигнала. Выходы индикатора и бло ков сравнения подключены ко входам блока распределения импульсов управления . Выходы блока распределения импульсов управления подключены к одному входу блока гальванической развязки и усиления импульсов управления через блок управления и защиты а к двум другим входам блока гальванической развязки непосредственно, выходы которого являются выходами схемы 8. При отсутствии входного сигнала задатчика .9 () обмотки 5,6 АД 7 будут замкнуты накоротко, т.к. К 2 будет замкнут. АД 7 бщет тормозиться без потребления энергии.

При наличии входного сигнала положительной полярности (и,0) в интервале времени c(..2 обмотка 5 АД 7 будет под напряжением, т.к. К 2 и 4 открыты, а К 3 заперт. В интервале o( включены К 2,3, а К 4 заперт и под напряжением находится обмотка 6. В течение следующей полуволны напряжения питания процессы в устройстве повторяются и в обмотках 5,6 АД 7 будут сформированы отрицательные импульсы стаТорного напряжения. Операция реверса в данном устройстве обеспечивается блоком распределения импульсов управления. С помощью данного устройства осуществляется симметричн двусторонняя четвертьволновая широтно-импульсная модуляция синусоидального напряжения питания, обеспечивающая необходимый для работы АД 7 угол фазового сдвига между напряжениями (токами) статорных обмоток АД. Для первых гармонических составляющих напряжений (токов) этот угол близок к 90° и поддерживается постоянным для всех режимов работы АД, что дает возможность исключить силовой фазосдвигающий конденсатор. Обеспечение непрерьшного тока статора при постоянстве форм и значений статорных напряжений приводит к увеличению линейности механических характеристик АД 7. 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашинных системах автоматики. Целью изобретения является расширение диапазона плавного регулирования скорости и улучшение массогабаритных показателей. Устройство для управления реверсивным асинхронным двухфазным двигателем (АД) 7 содержит импульсный полупроводниковый преобразователь 1, состоящий из трех диодг-и- кн

Изобретение относится к электротехнике, в частности может использоваться в электромащинных системах автоматики.

Целью изобретения является расширение диапазона плавного регулирования скорости вращения асинхронного двухфазного двигателя и улучшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 изображена схема импульсного полупроводникового преобразо щцеля совместно с асинхронным дв - сфазным двигателем; на фиг. 2 схема управления диодно-транзисторными к;:аочами; на фиг. 3 - временные диаграммы; на фиг. 4 - таблица с алгоритмом переключений диодно-транзисторных ключей; на фиг. 5 - механические характеристики двигателя.

Устройство для управления реверсивным асинхронным двухфазным двигателем (фиг. 1) содержит импульсный полупроводниковьй преобразователь 1,

состоящий из трех диодно-транзисторных ключей переменного тока 2, 3 и 4, соединенных последовательно между собой и предназначенных для подключения к источнику переменного напряжения, при этом к двум из них, например к 3 и 4 диодно-ттранзисторным ключам, подключены обмотки 5 и 6 двухфазного асинхронного двигателя 7, устройство для управления двигателем содержит

также схему управления 8.

Схема управления 8 (фиг. 2) сострит из задатчика входного сигналу 9, олока фазового сдвига 10,двух блоков сравнения 11 и 12, индикатора полярности входного сигнала 13, блока формирования абсолютного значения входного сигнала 14 , блока распределения импульсов управления 15, блока управления и защиты 16 и блока гальванической развязки и усиления импульсов управления 17, при этом входы индикатора полярности входного сигнала 13 и блока формирования абсолютного значения входного сигнала 14 объединены и подключены к задатчику входного сигнала 9, выход индикатора полярности входного сигнала 13 подключен к первому входу блока распределения импульсов управления 15, выход блока формирования абсолютного значения входного сигнала 14 подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения 11 и 12, вторые входы которых соединены с первым и вторым выводами блока фазового сдвига 10, а выходы блоков сравнения 11 и 12 подключены соответственно к второму и третьему входам блока распределения импульсов управления 15, который соетоит из пяти логических элементов И-НЕ 18-22 и двух логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 и 24, при .этом входы первого логического элеI мента И-НЕ 18 объединены между собой и соединены с первыми входами второго и третьего логических элементов И-НЕ 19 и 20, образуя первый вход блока распределения импульсов управления 15, второй вход второго логического элемента И-НЕ 19 соединен с первым входом четвертого логического элемента И-НЕ 21, образуя второй вхо блока распределения импульсов управления 15, второй вход третьего логического элемента И-НЕ 20 соединен с первым входом пятого логического элемента И-НЕ 22, образуя третий вход блока распределения импульсов управления 15 , выход первого логическо го элемента И-НЕ 18 соединен с вторыми входами четвертого и пятого логических элементов И-НЕ 21 и 22, выходы второго и пятого логических элементов И-НЕ 19 и 22 подключены к BXO дам первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23, выходы третьего и четвертого логических элемед тов И-НЕ .20 и 21 соединены с входами второго логического элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 24, выходы логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23 и 24 образуют два выхода блока распределения импульсов

15, которые подключены к двум входам блока управления и защиты 16, выполненного на логическом элементе И-НЕ, выход блока управления и.защиты 16 и два выхода блока распределения импульсов управления 15 через блок гальванической развязки и усиления импульсов управления 17 подключены к управляющим входам трех диодно-транзисторных ключей переменного тока 2,3 и 4.

Устройство для управления реверсивным асинхронным двухфазным двигателем работает следующим образом.

При отсутствии сигнала задатчика 9 () на выходе индикатора полярности 13 формируется сигнал логического О. Нулевой сигнал будет и на выходе блока формирования абсолютного значения входного сигнала 14. В результате сложения опорных напряжений блока фазового сдвига 10 с нулевым сигналом блока 14 на выходе блоков сравнения 11 и 12 получим напряжения с коэффициентом заполнения , равным единице. Эти два напряжения и сигнал логического О с выхода блока 13 поступают соответственно на второй, третий и первьш входы блока распределения импульсов управления 15. На выходах логических элементов И-НЕ 18, 19 и 20 образуются сигналы логическо 1, На выходе логических элементов И-НЕ 21 и 22 формируются сигналы логического О. На выходе логических элементов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 23 и 24 формируются сигналы 1, которые подаются на входы логического элемента И-НЕ блока управления и защиты 16 и на первый и второй входы блока гальванической развязки и усиления импульсов управления 17. На выходе блока 16 образуется сигнал О, который поступает на третий вход блока 17. Сигналы 1, поступающие на первый и второй входы блока 17, усиливаются и включают ключи 3 и 4, в то время как сигнал О, поступающий на третий вход блока 17, запирает ключ 2, В результате обмотк статора 5 и 6 двигателя 7 отключаются от источника питания и замьтаются накоротко. Если двигатель под действием приложенного напряжения Твращался, то с появлением нулевого входног сигнала он будет тормозиться без потребления энергии от источника питания . S12 При наличии входного сигнала поло жительной полярности (, фиг. 3) на выходе блока 13 формируется сигнал 1, а на выходе блоков 11 и 12 формируются прямоугольные напряжения и и U,j , смещенные по фазе в соответствии с опорными напряжениями U ||У IJ 3 блока 10 и имеющие одинаковый коэффициент заполнения, определяемый уровнем входного сигнала U., . В /1-4 интервале времени tOt-iof (фиг. 3) на первый и третий входы блока 15 бу дут поступать сигналы , и U,,2 , рав ные 1, а на второй вход - сигнал и, , равный О. В результате работы блока 15 на его втором выходе будет сигнал Ц , равный 1, а на первом выходе сигнал U , равный О. На вы ходе блока 16 будет сигнал 11, , равный 1. После прохождения этих сигналов через блок 17 ключи 2 и 4 буду включены, а ключ 3 заперт. В результате в рассматриваемом интервале вре мени (o,u3t ) к статорной обмотке 5 будет приложено напряжение Uj (фиг. 3). В интервале времени о; работа блоков 15, 16 и 17, а также импульсного преобразователя 1 будет аналогична рассмотренному случаю с нулевым входным сигналом, т.е. на этом интера.але обмотки 5 и 6 замкнуты накоротко и ; отключены от источника питания. В интервале времени: o( на первый и второй входы блока 15 будут поступать сигналы 1 а на третий вход - сигнал О. В результате работы блока 15 на его пер. вом выходе будет сигнал 1, а на втором - О, на выходе блока 16 будет сигнал 1. После прохождения этих сигналов через блок 17 ключи 2 и 3 будут включены, а ключ 4 заперт. В результате в рассматриваемом интервале времени (с/,() к статорной обмотке 6 будет приложено напряжение Ug (фиг. 3). В течение следующей полуволны напряжения питания процессы в устройстве управления повторяются.и в обмотках 5 и 6 двигателя 7 будут сформированы отрицательные импульсы статорного напряжения . При изменении полярности входного сигнала для осуществления реверса двигателя необходимо переключить между собой каналы прохождения сигна лов управления ключами 3 и 4. В данном устройстве эта операция реализуется с помощью блока 15. В этом случае на выходе индикатора полярности входного сигнала 13 вместо 1 появляется сигнал О, который поступает на первьй вход блока 15, обеспечивая на первом и втором его выходах изменение сигналов между собой на противоположные тем, что были в рассмотренных интервалах времени (o(,oOt o(j и u)t с(ц) при положительном входном сигнале. Это в свою очередь приводит к обратному порядку следования фаз статора, что и обеспечивает реверс двигателя. Алгоритм работы ключей в течение полупериода напряжения питания (фиг.4) дан для прямого (верхние обозначения включенного (В) или запертого (3) состояния ключей) и обратного (нижние обозначения) направления вращения ротора двигателя. Дпя сравнения механических характеристик по линейности на фиг. 5 приведены кривые зависимости скорости вращения от момента на валу асинхронного двухфазного двигатели типа АДП-362, снятые при управлении от рассмотренного устройства (сплошные кривые) и при амплитудно-фазовом однсюбм точном (конденсаторном) управлении (штриховые кривые). Значение статорного напряжения зависит от ширины выходных импульсов, которая в свою очередь увеличивается с увеличением абсолютного значения входного сигнала. При максимальном входном сигнале ширина импульсов напряжений в обмотках статора достигает около 90° при установке (с помощью блока 10) начального смещения для обмотки статора 5 в области 4045 и соответственно в области 140135° для обмотки 6. С помощью устройства для -управления реверсивным асинхронным двухфазным двигателем осуществляется симметричная двусторонняя четвертьволновая широтно-импульсная модуляция синусоидаильного напряжения питания , обеспечивающая необходимый для работы двигателя угол фазового сдвига между напряжениями (токами) ctaтopныx обмоток двигателя-: Дпя первых гармонических составляющих напряжений (токов) обмо-ток статора этот угол близок к 90° и не меняется при изменечин входного сигнала и ре жима работы двигателя. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить из схемы управления двигателем силовой фазосдвигающий конденсатор и тем самым улучшить массогабаритные показатели Исключение фазосдвигающего конден сатора и обеспечение с помощью устройства непрерывного тока статора при постоянстве формы и значений ста торных напряжений обеспечивают увели чение линейности механических характеристик двигателя, что в свою очередь расширяет диапазон плавного регулирования скорости вращения. Формула изобретения Устройство для управления ревер сивным асинхронным двухфазным двигателем, состоящее из импульсного полу проводникового преобразователя, соединенного со схемой управления, содержащей блок фазового сдвига, блок сравнения, блок гальванической развязки и усиления импульсов управления и задатчик входного сигнала, о т личающееся тем, что, с целью расширения диапазона плавного регулирования скорости,вращения асинхронного двигателя и улучшения массогабаритных показателей, импульсный полупроводниковый преобразователь выполнен в виде трех соединенных последовательно между собой диодно-транзисторных ключей переменного тока, при этом к двум из них параллельно каждому подключено по од ной фазной обмотке статора асинхронного двигателя, в схему управления введен индикатор полярности входного сигнала,блок формирования абсолютного значения входного сигнала, второй блок сравнения,блок распределения импульсов управления,блок управления и защиты,а блок фазового сдвига снабжен вторым выводом, при этом входы индикатора полярности входного сигнала ибло .ка формирования абсолютного значения входного сигнала объединены и подключены к задатчику входного сигнала выход индикатора полярности входного сигнала подключен к первому входу блока распределения импульсов управления, выход блока формирования абсолютного значения входного сигнала подключен к первым входам первого и второго блоков сравнения, вторые входы которых соединены с первым и вторым выводами блока фазового сдвига, а выходы блоков сравнения подключены соответственно ко второму и третьему входам блока распределения импульсов управления, который состоит из пяти логических элементов Р1-НЕ и двух логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, при этом входы первого логического элемента И-НЕ объединены между собой и соединены с первыми входами второго и третьего логических элементов И-НЕ, образуя первьш вход блока распределения импульсов управления, второй вход второго логического элемента И-НЕ соединен с первым входом четвертого логического элемента И-НЕ, образуя второй вход блока распределения импульсов управления, второй вход третьего логического элемента И-НЕ соединен с первым входом пятого логического элемента И-НЕ, образуя третий вход блока распределения импульсов управления, выход первого логического элемента И-НЕ соединен со вторыми входами четвертого и пятого логических элементов И-НЕ, выходы второго и пятого логических элементов И-НЕ подключены к входам первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы третьего и четвертого логических элементов И-НЕ соединены с входами второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образуют два выхода блока распределения импульсов управления, которые подключены к двум входам ёлока управления и защиты, выполненном на логическом элементе И-НЕ, выход блока управления и защиты и два выхода блока распределения импульсов управления через блок гальванической развязки и усиления импульсов управления подключены к управляющим входам трех диодно-транзисторных ключей переменного тока.

Фие.З

Ш1

-wt

Фи84

.

800 f200/бОй 2000 Гсм

Фа г. У