Вентильный электропривод Советский патент 1987 года по МПК H02P6/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в большинстве систем с простьми циклограммами работы преимущественно в скоростных электроприводах, в частности в электрооборудований автомобилей, в эвуко- и видеозаписи и т.д.

Цель изобретения - повьппение помехозащищенности и расширение диапазона регулирования частоты вращения.

На фиг.1 представлена блок-схема вентильного электропривода; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняю- щие принцип его работы.

Вентильньш электропривод содержит двигатель 1 с постоянными магнитами и трехсекционной обмоткой. Первая 2, вторая 3 и третья 4 секции подключены к выходам реверсивного инвертора

5,управляемого от логического блока

6,и одновременно к первым входам первого 7, второго 8 и третьего 9 компараторов напряжения, вторые входы которых соединены со средней точкой 10 двигателя 1. Выходы первого

7,второго 8 и третьего 9 компарато-- ров подключены к информационным входам соответственно первого 11, второго 12 и третьего 13 триггеров и одновременно - к первым входам схемы 14 сравнения кодов. Выходы триггеров 11, 12 и 13 подключены к входам логического блока 6 и одновременно - к вторым входам схемы 14 сравнения кодов. Выход схемы 14 сравнения кодов подключен, к первому инверсному входу первого элемента И 15 и к первом у : входу второго элемента И 16. Выход счетчика 17 импульсов подключен ко второму входу первого элемента И 15

и к второму инверсному входу второго элемента И 16, третий вход которого соединен с выходом генератора 18 высокочастотных импульсов. При этом выход первого элемента И 15 соединен с входами синхронизации триггеров 11, 12 и 13 и с входом сброса в нуль счетчика 17, а выход второго элемен- та И 16 подключен к счетному входу счетчика 17.

Логический блок 6 преобразует входные сигналь х , х.,х в сигналы У HZ; по следующим булевым соотношениям:

У, г

2|

X,

У2

.j,

X,

где каждый сигнал У; 1, воздействуя на ключи инвертора, подключает секцию с номером i к плюсу, а сигнал z. 1 - к минусу источника питания, В результате такого управления в приводе обеспечивается 120-градусная коммутация, причем на каждом межком- ryтaциoннoм интервале от источника отключена только одна секция из трех, ЭДС вращения которой в конце этого интервала меняет свой знак. При изменении знака ЭДС отключенной секцил ее компаратор изменяет состояние на противоположное, а логическое устройство обеспечивает очередное переключение секций обмотки.

Схема 14 сравнения кодов обеспечивает сравнение двух-трех-разрядных

0

5

0

5

ДВОИЧНЫХ кодов на входах и выходах триггеров 11,12 и 13 и вырабатывает на своем выходе единичный логический сигнал только при полной эквивалентности этих кодов.

На фиг. 2 приведена диагра 4ма сиг-налов в вентильном электроприводе за один полный цикл коммутации. Здесь позициями 19,20 и 21 обозначены фаз- иые напряжения первой 2, второй 3 и третьей 4 секций двигателя 1„ позициями 22,23 и 24 - сигналы на выходах первого 7, второго 8 и третьего 9 компараторов напряжения, а позициями 25,26 и 27 - сигналы на выходах первого 11, второго 12 и третьего 13 триггеров. Переключение секций осуществляется в функции сигналов 25, 26 н 27 с выходов триггеров 11,12 и 13 и в соответствии с алгоритмом логического блока 6, цриведенньс; ранее. После каждого переключения в фазномнапряжении отключенной секции возникает коммутационная помеха,, искажающая знак ее фазной ЭДС, на что

5 компаратор этой секции реагирует изменением своего состояния. Однако благодаря осуществляемой селекции сигналов состоянне соответствующего триггера остается неизменным н новое подключение сохраняется. Так в позиции 28 напряжение 19 ранее отключенной первой секции 2 изменяет свой знак, в ответ на что первьй компаратор 7 и (вслед за ним) первьп

5 триггер 11 изменяют свои состояния (сигналы 22 и 25), организуется новое подключение, в результате которого ранее подключенная к плюсу источника третья секция 4 отключается.

0

0

31283927

ок этой секции, подцерживае ый ЭДС

л п н с к и с S с

самоиндукции, замыкается через обратные диоды выпрямителя и питания; а сама секция на все вреуя до полного затухания тока оказывается подключенной к противоположному (в данном случае отрицательному) полюсу источника. Сигнал 24 на выходе компаратора 9 третьей секции 4 устанавливается в ноль на все время S y действия комр-гутационной помехи, но сигнал 27 на вьгеоде третьего t3 триггера памяти сохраняет прежнее единичное значение и новое подключение сохраняется (первая 2 секция

к и третья

плюсу, от

., /,

вторая 3 - ключена),

Порядорс селекции сигналов на примере этого переключения 28 ял;;;остри- рует в увелш ениом масштабе ,ни диаграмма сигналов на фиг.З. ПОЗИГУДШ t-u-i 29 и 30 обозначены сигналы па входах первого 7 -f третьего 9 компараторов напряжения., позициями 31 м 32 сигналы на вьжодах первого 1 1 и тре- тьего 13 триггеров памяти, познп.пей 33 - сигнал на выходе схемы 14 срав- гшиия кодов S, 34 - сигнал на выходе счет-чика 17 импульсов,, позициями 35 и 36 - сигналы на nhixo/je первого и второго (15 к 16} ,э,:;с;:енто И. Позицией 37 з- словгю обозначег уровень двог-гчтюго Ч кслз. содержашегося в счетчике импз льсов 17, при этом максимальный уровень этого числа (полное заполнение счетчика) соответствует единичному сигналу 34 на выходе счетчика 17.

/ сходное устойчивое состояние с.хе мы селекции, образованной элe eнтa- ми 14-18, следующее. В силу эквивалентности сигналов на входах и выходах триггеров 1К12 и 13 (слева от позиции 38) сигнал 33 на выходе схе- i-ifc.i 14 сравнения кодов имеет устойчивое единичное значение Счетчик 17 переполнен, число записанное в нем сохраняет максимальный уровень (сиг нал 37), а сигнал 34 на его выходе имеет ед1-п ичное значение. Этот сигнал 34 поступает на второй инверспы й вход второго 16 элемента И и на его выходе имеет место устойчивый пулевой сигнал 35, Един лчный срггнал 33 с Еьгеода схемы , : сравнения кодов действует на первом инверсном входе первох о 15 И и на его выходе также имеет мес;то нулевой сигнал 35.

5

0 5 0 с

В позиции 38 изменяется сигнал 29 на выходе первого 7 компаратора, который поступает на информадионньй вход первого 1 1 Tpisrrepa памяти. Пос- котитку на его входе синхронизации в этот действует нулевой сигнал 35, состояние триггера 11 сохраняется, а на выходе схемы 14 появляется нулевой си1 нал неэквивалентности кодов 33. Этот сигнал, действуя на первом инвepcнo входе первого 15 элемента И, совместно с единичным сигналом 34 на его втором входе устанавливает единичньп сигнал 35 на его выходе. В позиц1 И 39 (задержка условно yBejupiena, чтобы разделить так- ть работы cxe. -tbi) едпничнь;: сигнал 35, поступая на вход очнстко: счетчика 17, устанавливает - -ислс., записанное в счетчике в ;-:оль (сигнал 37), а на его пь-:оде формируется нз лезой сиг- нач блокировки 34. Последний, дей- стгр. я ia втором входе первого 15 эле- кеита И, устанавливает на его выходе иу.г;г-т;ой сигнал 35, формируя задний фроь:т ммпулься . Постл пая на входы сппхронизапии триггеров 11 ,,12 и 13, STt.-T 1-п.шульс запг-сьтвает единичньй / сигнал 29 с вьосода первого раторг л первый 1 трип вр

/ ко.ша- (сигиал зосстанав- 14 появЛЯСТСЯ ед ТП; 1 Ч1- Ь Й СИГНЯЛ 33

.Этот с сигналов; 34 д Йству от нг; прягч ОлМ и инверсно :

нулевьгм СОО7 ветственно входах второго

элемента И 1б, и :;г ьх фоне импульсы с г енератора 8 лроходят на вход .этого элемента (сигнал 36) Счетч1Ж

17 начи:- ает заполняться,

т 1

па выходе первого 11 триггера , воздействуя через лсг;-г- -ес1;;1Й блок 6 на и зертор 5, обеспеч:-:пает л казанное ранее (фиг, 2) перекл:: чение секщ-ш. Возпикаюи-ая в псзияин 40 кo ;yтaци- онная сигнал 30 ка выходе третьего 9 ;-:о;чпаратора напряжения и us выходе срйвнения кодов 14 вновь фор:мируется нулевой С11гнал неэквивалентности 33. Поскольку па второ Ехоле первого элемента И 15 действует нулевой сигнал 34 блокировки, сигнал 35 на /n jxr;;; этого элемента сохраняет нулевое значение и запггсь соотвегст:;у д;:его кода в триггере пемяп-; М . 2 л 13 не осу ществляется. Одпо- ре:.;анко ;-:улевой сигна J;eэкБИБЛ.т; ;;пliocти кодов 33

поступает на первый вход второго элемента И 16 и прекращает подачу импульсов с генератора 18 на счетный вход счетчика 17, В результате заполнение счетчика прекращается (сигнал 37) и на его выходе сохраняется нулевой сигнал 34. Это устойчивое состояние схемы селекции сохраняется в течение всего времени 6 действия коммутационной помехи.

В позиции 41 ток отключенной третьей секции 4 затухает до нуля, мутационная помеха заканчивается, фазное напряжение секции становится равным ЭДС вращения и компаратор 9 возвращается в исходное единичное состояние (сигнал 30 в позиции 41). Восстанавливается эквивалентность кодов и на выходе схемы 14 устанавли25

тельных ограничении, что позволяет повысить помехозащищенность привода и расширить диапазон регулирования частоты вращения.

Формула изобретения

вается единичньй сигнал 33. Одновре- 20 селекции не вносит никаких дополни- менное действие единичного сигнала 33 и нулевого сигнала 34 на прямом и инверсном входах второго элемента И 16 восстанавливает поступление импульсов .генератора 18 на счетный вход счетчика 17 (сигнал 36). Счетчик вновь начинает заполняться. Б позиции 42 происходит полное заполнение счетчика 17 (сигнал 37) и на его выходе формируется единичный cIf.fнaл 34. Схема селекции возвращается в исходное устойчивое состояние и готова к очередной обработке сигналов.

Принцип селекции сигналов в данном эле),троприводе подобен принципу селекции в прототипе. Однако роль блокирующего импульса здесь выполняет сигнал 34 на выходе счетчика 17 им- пульсов. При этом, если в прототипе длительность блокирующего импульса была постоянной и выбиралась равной Оэ, то в данном случае длительность tg- нулевого импульса 34 определяется длительностью собственно коммутационВентильный электропривод, содержа щий двигатель с постоянными магнитаX ми, три секции обмотки которого подключены к выходам реверсивного ршвер тора и к первым входам первого, второго и третьего компараторов напряжения, вторые входы которых соедике35 ны со средней точкой секций обмотки, логический блок с тремя входами и шестью выходами, реализующий логичес кие функции

40

У| ,Z, Х,

г

У1 Xj. 2г X,

-Э

УЗ

X,. X,

2 2 Ъ

где x,x,j,x - входные логические си

У, У,У

налы 1, О, ,z,,Zj,z, - выходные логичес

ной помехи и времени d,, заполнения

счетчика 17

ч

Для нормальной работы схемы селекции необходимо выбирать разрядность счетчика 17 и частоту генератора 18 из условия

/ Х

-с,

где Cj - время .задержки на переключение логического блока 6 и ключей инвертора 5, для чего достаточно на практике выбрать порядка 5-10 мкс.

Таким образом, длительность блокирую-i щего импульса автоматически поддерживается на минимально необходимом уровне

.

Единственное условие, при котором данная схема селекции не применима, это условие

а)„

п О ;

когда длительность переходного процесса коммутации перекрывает межкоммутационный интервал. Но это условие является общим ограничением примени- мости управления коммутацией по ЭДС вращения, так как при этом в составе фазных напряжений полностью отсутствуют сигналы ЭДС вращения.

Таким образом, предлагаемая схема

тельных ограничении, что позволяет повысить помехозащищенность привода и расширить диапазон регулирования частоты вращения.

Формула изобретения

селекции не вносит никаких дополни-

селекции не вносит никаких дополни-

Вентильный электропривод, содержащий двигатель с постоянными магнитами, три секции обмотки которого подключены к выходам реверсивного ршвер- тора и к первым входам первого, второго и третьего компараторов напряжения, вторые входы которых соедикены со средней точкой секций обмотки, логический блок с тремя входами и шестью выходами, реализующий логические функции

0

У| ,Z, Х,

г

У1 Xj. 2г X,

-Э

УЗ

X,. X,

2 2 Ъ

где x,x,j,x - входные логические сигУ, У,У

налы 1, О, ,z,,Zj,z, - выходные логичес5 Iкие сигналы.

Выходы логического блока соединены с управляющими входами реверсивного инвертора, а входы - с выходом блока формирования импульсов синхронизации,

0 входы которого подключены к выходам компараторов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и расширения диапазона регулирования частоты вращения,

5 блок формирования импульсов синхронизации снабжен первым, вторым и третьим триггерами, схемой сравнения кодов, первым и вторым элементом И, генератором импульсов высокой частоты и

счетчиком импульсов, при этом выходы компараторов подключены к информа11;и онным входам указанных триггеров, к первым входам схемы сравнения кодов, а выходы триггеров - ко вторым входам схемы сравнения кодов и образуют выходы блока формированил импульсов синхронизации, выход схемы сравнения кодов подключен к первому инверсному входу первого элемента И и к первому входу второго элемента И, выход счет19

чика импульсов соединен со вторым входом первого элемента И и со вторым инверсным входом второго элемента И, третий вход которого подключен к выходу генератора импульсов высокой частоты, выход первого элемента И соединен с входами синхронизации триггеров и с входом сброса в ноль счетчика импульсов, а выход второго элемента И - со счетным входом счетчика импульсов.

Изобретение относится к электротехнике и может бь;ть использовано в электрооборудовании автомобилей и в звуко - и видео-записи. Целью изобретения является повышение помехозащищенности и рас Ш1репие диапазона регулирования, В вентильном электроприводе схема 14 сравнения кодов, элементы И 15,16, генератор 18 высокой частоты, и счетчнк 17 импульсов образуют схему селекпии в фop иpoвaтeлe импульсов. Выходы фop иpoвaтeля импульсов, образованные выходами триггеров 11,12 и 13, подключены к логи- 4ecKONty блоку 6 управления ключами иннертора 5, В электроприводе роль блокирующего импульса выполняет руле- Boi t импгульс счетчика 17, длительность i/V. которого определяется длительносг тью Sn собственно коммутационной помехи fi временем с, заполнения счет-Lt чика 1/. Для нормальной работы схемы селекции необходимо выбирать разрядность счетчика 17 и частоту генератора 18 из условия , где - время задержки на переключение блока 6 и ключей инвертора 5. На практике выбирается равньк 5-10 мкс. Поэтому длительность блокирующего импульса автоматически поддерживается на минимально необходимом уровне / / п ix S-- л L. „ , J ил . ta S ю

г415 :

6 27

28

.2

IJ

Редактор А Долинич

Составитель В.Тарасов

Техред в,Кадар Корректор М.Пожо

Заказ 7456/56 Тираж 661Подписное

ВНРШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открыт1-1Й 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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

(pt/ff 3