Реверсивный вентильный электропривод Советский патент 1986 года по МПК H02P6/22 

1

рой вход блока 8 соединен с нереверсивным датчиком 7 частоты вращения ротора, механически связанным с ротором СЭМ 1 и с синусно-косинус- ным датчиком (СКД) 3 угла. Выход блока 8 подключен к одному входу элемента 5 сравнения, который вторьм входом соединен с задатчиком 4 частоты вращения, а выходы - с входом блока 10 определения знака напряжения. Выход блока 10 соединен с другим входом логического блока 11, выход которого связан с одним входом предварительного усилителя (ПУ) 6 с

Изобретение относится к электротехнике, в частности к реверсивным вентильным электроприводам, и может быть использовано в приводах систем автоматического управления объектами различного назначения.

Цель изобретения - улучшение качества регулирования путем повышения быстродействия и надежности функционирования.

На фиг. 1 представлена функцио- v нальная схема реверсивного вентильного электропривода; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема двух- входового логического блока совпадения; на фиг. 3 - принципиальная трическая схема дешифратора.

Реверсивный вентильный электропривод (фиг. 1) содержит двухфазную синхронную электрическую машину 1, якорная обмотка которой подключена к выходам полупроводникового инвертора 2, с входами которого соединены выходы синусно-косинусного датчика 3 положения ротора, к входу которого подключены последовательно соединенные задатчик 4 частоты вращения, элемент 5 сравнения и предварительный усили- тель 6, нереверсивный датчик 7 частоты вращения ротора, выход которого соединен с основным входом блока 8 изменения знака напряжения, управ- ляюш;ий вход которого соединен с выходом блока 9 определения направления вращения ротора, а выход соединен с вторым входом элемента 5 сравнения, блок 10 определения знака напряжения,

двухступенчатым изменением коэффициента усиления. Другой вход ПУ 6 подключен к выходу элемента 5, а выход - к входу СКД 3. Выходы СКД 3 соединены с входами НИ 2. При превышении частоты вращения СЭМ 1 заданного значения увеличивается коэффициент усиления ПУ 6, что приводит к увеличению тормозного момента СЭМ 1 и стабилизации частоты вращения, В результате сокращается длительность переходных процессов и, следователь- но, повышается быстродействие электропривода. 1з,п. ф-лы, 3 ил.

двухвходовой логический блок 11 совпадения, два датчика 12 и 13 тока, причем предварительньй усилитель 6 снабжен дополнительным входом изменения коэффициента усиления, а блок 9 определения направления вращения ротора выполнен в виде дешифратора 14 и двух компараторов 15 и 16, Выходы компараторов 15 и 16 соединены

с входами дешифратора 14, выход которого соединен с управляющим входом блока 8 изменения знака напряжения, а к входам компараторов подключены выходы датчиков 12 и 13 тока,

включенных в цепи якорной обмотки синхронной электрической машины 1, Вход блока 10 определения знака напряжения соединен с выходом элемента

5сравнения, а его выход соединен с одним из входов двухвходового логического блока 11 совпадения, другой вход которого подключен к выходу блока 10 определения знака напряжения,

6выход соединен с дополнительным

входом изменения коэффициента усиления предварительного усилителя 6.

Двухвходовой логический блок 11 совпадения (фиг. 2) содержит два инвертора 17 и 18, два двухвходовых

логических элемента И 19 и 20 и двухвходовой логический элемент ИЛИ 21. Вход первого инвертор а 17 и один из входов первого логического элемента И 19 подключены к .вькоду дешифратора

1, а вход второго инвертора 18 и второй вход первого логического элемента И 19 подключены к выходу блока 10 определения знака напряжения. Входы инверторов 17 и 18 соединены с соответствующими входами второго логического элемента И 20, Выходы логических элементов И 19 и 20 подключены к входам логического элемента ИЛИ 21, выход которого является выходом двухвходового логического блока 11 совпадения,

Дешифратор 14 (фиг. 3) содержит инвертор 22, формирователь 23 коротких прямоугольных импульсов напряжения, вход которого соединен с выходом компаратора 16 напряжения, а к выходу подключен-синхронизирующий вход синхронизируемого 1К-триггера 24, Выход инвертора 22 соединен с К-входом синхронизируемого 1К-триг- гера 24, а его 1-вход и вход инвертра 22 подключены к выходу второго компаратора 15 напряжения.

Реверсивный вентильный электропривод работает следующим образом.

Напряжение задатчика 4 частоты вращения сравнивается в элементе

5сравнения с выходным напряжением блока 8 изменения знака, представляющий собой напряжение обратной связи по частоте вращения.Выходное напряжение элемента 5 сравнения,прямо пропорциональное ошибке частоты вращения электродвигателя, усиливается управляемым предварительным усилиуёлем 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления,Его коэффициент усиления изменяется дискретно в зависимости от величины выходного напряжения двухвходового блока 11 совпадения. Если это напряжение соответствует логическому О, то коэффициент усиления управляемого предварительного усилителя

6с двухступенчатым изменением коэффициента усиления равен значению, необходимому для устойчивой работы реверсивного вентильного электропривода в установившемся режиме. При изменении выходного двухвходового логического блока 11 совпадения 11

с логического О на логическую 1 коэффициент усиления управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления скачкообразно увеличивается Выходное напряжение управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления подается на вход синусно,

20

25

279040

косинусного датчика 3 положения ротора, на выходе которого возникает два гармонических напряжения, сдвинутых одно относительно другого на 5 90 эл,град. Эти напряжения поступают на входы полупроводникового инвертора 2, работающего в усилительном режиме. Он формирует в секциях якорной обмотки токи, прямо пропорfO циональные выходным напряжением си- нусно-косинусного датчика 3 положения ротора, которые создают в статоре двухфазной синхронной электрической машины 1 вращающееся магнит- 5 ное поле. В результате взаимодействия его с магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом ротора, образуется вращающийся момент электродвигателя, величина которого в связи с тем, что синусно-косинусный датчик 3 положения ротора представляет собой линейный элемент будет пропорциональна выходному напряжению управляемого предварительного усилителя с двухступенчатым изменением коэффициента усиления, а направления определяться знаком этого напряжения. Этот вращающий момент приводит во вращение ротор двухфаз30 ной синхронной электрической машины 1 и нереверсивный датчик частоты вращения ротора (тахогенератор) 7 постоянного тока.

При вращении нереверсивного дат-

35 чика 7 постоянного тока на его выходе возникает напряжение положительной полярности, модуль среднего значения которого прямо пропорционален частоте вращения реверсивного вен40 тильного электропривода. Это напряжение поступает на вход блока 8 изменения знака, на выходе которого возникает напряжение, величина которого равна модулю выходного напряже45 ния нереверсивного датчика 7 постоянного тока, а полярность определяется величиной напряжения на управляющем входе блока 8 изменения знака. При равенстве ее логическому 0 -поляр50 ность выходного напряжения бдока 8 изменения знака будет положительной, а при соответствии Логической 1 - отрицательной.

Управление блоком 8 изменения

55 знака осуществляется при помощи блока 9 определения напряжения враще- 1ия. При вращении электродвигателя выходные сигналы датчиков 12 и 13 то

ка имеющие

вид гармонических напряже- :ний, сдвинутых ОДНО относительно другого на 90 эл.град. поступают на входы соответствующих компараторов 16, 15 напряжения, которые преобразу- ют эти напряжения в две последовательности проямоугольных импульсов напряжения, также сдвинутых друг относительна друга на 90 элоград. В

зависимости от знака их фазового рас-

согласования, определяемого направлением вращения реверсивного вентильного электропривода, изменяется величина выходного напряжения дешифратора 14. При вращении электродвигателя по часовой стрелке, задаваемого установкой на выходе задатчика 4 частоты вращения напряжения положительной полярности, выходное напряжение дешифратора 14 будет соответствовать логическому О, а при противоположном вращении - логической

114 II I «

в установившемся режиме работы реверсивного вентильного электропривода при помощи напряжения задатчика 4 частоты вращения положительной полярности и соответственно вращении ротора по часовой стрелке выходное напряжение элемента 5 сравнения будет положительной полярности. Допустим, что при положительной полярности выходного напряжения выходное напряжение блока 10 определения знака напряжения соответствует логической 1, а при отрицательной полярности - логическому О. Тогда на один из входов двухвходового логического блока 11 совпадения будет поступать напряжение, равное логической 1, а на другой - логическому O V Выходное напряжение двухвходового логического блока 11 совпадения в этом случае будет соответствовать логическому О, и коэффициент усиления управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления будет равен меньшему значению , обеспечивающему устойчивую работу реверсивного вентильного электродвигателя в установившемся режиме.

При скачкообразном уменьшении выходного напряжения задатчика 4 частоты вращения выходное напряжение элемента 5 сравнения становится отрицательной полярности. Вращающий момент меняет свое направление и элекческого блока 11

тропривод переводит в тормозной режим работы. Одновременно становится равным логическому О выходное напряжение блока 10 определения знака напряжения. Выходное напряжение дешифратора 14 при заданном направлении вращения электродвигателя будет также равно логическому О. Выходное напряжение двухвходового логисовпадения стано5

0

5

0

вится равным логической 1. Коэффициент усиления управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления скачкообразно увеличивается. Резко возрастает его выходное напряжение и соответственно тормозной момент электродвигателя, что приводит к уменьшению времени его торможения. При достижении частотой вращения электродвигателя нового заданного значения выходное напряжение элемента 5 сравнения снова становится положительной полярности и происходит уменьшение коэффициента усиления управляемого предварительного усилителя с двухступенчатым изменением коэффициента усиления.

При скачкообразном увеличении выходного напряжения задатчика 4 частоты вращения выходное напряжение элемента 5 сравнения будет положительной полярности. Поэтому электропривод будет разгоняться при мень- 5 шем значении коэффшдиента усиления управляемого предварительного усилителя с двухступенчатым изменением коэффициента усиления. Однако при появлении перерегулирования,т.е, Лревьш1ения частотой вращения элек- тродвигателя вновь заданного значения, выходное напряжение элемента 5 сравнения становится отрицательной полярности. Происходит увеличение коэффициента усиления управляемого предварительного усилителя 6 с двухступенчатым изменением коэффициента усиления и возрастает тормозящий момент электропривода. Это уменьшает время установления вновь заданного значения частоты вращения электропривода.

При противоположном направлении вращения в установившемся и переходных режимах реверсивный вентильный электропривод работает аналогично.

Таким образом, за. счет дополнительного увеличения тормозящего мо0

0

5

мента, развиваемого реверсивным вентильным электродвигателем при превышении его частоты вращения заданного значения, осуществляемого путем увеличения в этот момент коэффициента усиления управляемого предварительного усилителя с двухступенчатым изменением коэффшщента усиления, Сокращается длительность переходных процессов и, следовательно, повьша- ется быстродействие реверсивного вентильного электропривода и улучшается качество регулирования.

Формула изобретения

1. Реверсивный вентильный электропривод, содержащий двухфазную синхронную электрическую машину, якорная обмотка которой подключена к выходам полупроводникового инвертора с входами которого соединены выходы синусно-косинусного датчика положения ротора, к входу которого подключены последовательно соединенные задатчик частоты вращения, элемент сравнения и предварительный усилитель, нереверсивный датчик частоты вращения ротора, выход которого сое- . дивен с основным входом блока изменения знака напряжения „ управляющий вход которо го соединен с выходом блока определения направления вращения ротора, а выход соединен с вторым входом элемента сравнения, и блок определения знака напряжения, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования путем повышения быстродейст

ВИЯ и надежности функционирования, в него введены двухвходовой логический блек совпадения, два датчика тока, предварительный усилитель снабжен дополнительным входом изменения коэффициента усиления, а блок определения направления вращения ротора выполнен в виде дешифратора и двух компараторов, при этом выходы компараторов соединены с входами дешифратора, выход которого соединен с управляющим входом блока изменения знака напряжения, а к входам компараторов подключены выхоцы датчиков тока, включенных в цепи якорной обмотки синхронной электрической машины, вход блока определения знака напряжения соединен с выходом элемента сравнения, а его выход соединен с одним из входов двузсвходового логического блока совпадения,другой вход которого подключен к выходу блока определения знака напряжения, а вькод соединен с дополнительным входом изменения коэффициента усиления предварительного усилителя .

2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что дешифратор блока определения направления вращения ротора выполнен в виде синхронизируемого JK-триггера, К-вход которого через инвертор объединен с 3- входом и образует один вход дешифра- тора, а синхронизирующий вход триггера соединен с выходом формирователя коротких импульсов, вход которого является другим входом дешифратора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления объектами различного назначения.Целью изобретения является улучшение качества регулирования. Реверсивный вентильный электропривод содержит двухфазную синхронную электрическую машину (СЭМ) 1, якорная обмотка которой через датчики 12 и 13 тока подключена к выходам полупроводникового инвертора (ПИ) 2. Выходы датчиков 12 и 13 подключены к входам блока 9 определения направления враще- кия ротора, выходом подключенного к одному входу блока 8 изменения знака напряжения и к одному входу логического блока 11 совпадения,Втос W 1C ;о

tJn

О-

75

21

Un о

ию

о-

20

Фиг.2

Составитель М.Сон Редактор С.Пекарь Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник

Заказ 6852/57 Тираж 631 Подписное

ВНИШШ 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

Фиг.3