Синхронизируемый вентильный электродвигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K29/00 H02P6/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в управляемых электроприводах, в частности в следящем электроприводе, реализованном на базе вентильного электродвигателя .

Целью изобретения является уменьшение времени переходного процесса за счет снижения величи1ш перерегулирования.

На фиг. 1 изображена блок-схема синхронизируемого вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - схема частотно-фазового- дискриминатора.

Синхронизируемый вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 5 датчик 2 положения ротора, полупроводниковый коммутатор 3, к выходу которого подключены фазы синхронной машины 1, а к первому входу выход датчика 2 положения ротора, датчик 4 частоты вращения синхронной машины I, выход которого подключен к первому входу частотно-фазового дискриминатора 5 через nepBbtfi формирователь 6 импульсов, задаюшдй генератор 7, формирователь 8 импульсов, выход которого подключен к второму входу частотно-фазового дискриминатора 5, и корректирующий блок 9. Вен- тильньй электродвигатель содержит также третий 10, четвертый 11 и пятый 12 формирователи импульсов, счетный триггер 13, два RS-тригге- ра 14 и 5, два логических элемента 16 и 17, два логических элемента 211Г1И-НЕ 1В и 19 и логический элемент 2-2И-ИЛИ-НЕ 20. Первый информационный выход 21 частотно-фазового дискриминатора 5 через третий формирователь 10 импульсов- подключен к R-входу первого RS-триггера и первому входу первого-логического элемента 2ИЛИ-НЕ 18, а второй информационный выход 22 частотно-фазового дискриминатора 5 подключен через четвертый формирователь 11 импульсов к S-входу первого RS-триггера 14 и к первому входу второго логического элемента 2ИГШ-НЕ 9, выходы первого 1 и второго 19 логических элементов 2HJM-HE подключены соответственно к R- и S-входам второго RS-триггера 15 прямой и инверснъш выходы первого RS- триггера 14 подключены соответственно к первым входам первого 16 и второго 17 логических элементов 2И-НЕ, к вторым входам которых подключены

20

25

-8, 10

f5

30

35

40

45

50

55

через пятый формирователь 12 импульсов рабочий выход 23 частотно-фазового дискриминатора 5 и вход корректирующего блока 9. Выходы первого 16 и второго 17 логических элементов 2И-НЕ подключены соответственно к вторым входам первого 18 и второго 19 логических элементов 2ИЛИ-НЕ. Прямой и инверсный выходы второго RS-триггера 15 подключены соответственно к первым входам первой и второй ячейки И логического элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 20. Вторые входы ячеек И подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера 13, вход которого подключен к задающему генератору 7. Выход Логического элемента 2-2И-Р1ПИ-НЕ 20 подключен к входу второго формирователя 8 импульсов, а выход корректирующего блока 9 подключен к второму чходу коммутатора 3.

Частотно-фазовый дискриминатор 5 может быть выполнен по схеме, изображенной на фиг. 2. Прямые выходы триггеров 24 и 25 являются соответственно первым 21 и вторым 22 информационными выходами дискриминатора 5. Прямой выход триггера 26 является рабочим выходом 23 дискриминатора 5.. Входы 27 и 28 элементов 2И-НЕ 29 и 30 являются соответственно первым и вторым входами дискриминатора 5.

Синхронизируемый вентильный двигатель работает следующим образом.

При включении питания на выходе задающего генератора 7 появляется сигнал с частотой - f х 2, где fpj. - частота стабилизации вентильного двигателя. .Счетный триггер 13 делит частоту задающего генератора на два, и на его выходах образуются две последовательности импульсов с частотой fj, и сдвинутых по фазе относительно друг друга на 180 . Предположим, что синхронизируемый вентильный двигатель находится в режиме разгона., и частота импульсов обратной связи (fjjj, ), поступающих через формирователь 6 импульсов на первый вход дискриминатора 5, ниже частоты f(, . В этом случае на рабочем 23 и первом информационном 21 выходах дискриминатора 5 устанавливается сигнал логической 1, а на втором информационном выходе 22. появляется последовательность импульсов с частотой fgj. . Пройдя через формирователь 1 1 импульсов, они воздействуют на S 313

вход RS-триггера 14, а также через второй элемент ИЛИ 19 на S-вход RS- триггера 15. В результате этого RS- триггеры 14 и 15 устанавливаиотся в единичное положение, и на второй вход дискриминатора 5 с выхода элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 20 поступает первая последовательность импульсов с частотой i(..

В момент времени, когда частоты ос ст сравняются, на втором информационном выходе дискриминатора 5 устанавливается сигнал логического О, а на рабочем выходе 23 появляется последовательность импульсов с частотой fр . Одновременно на S- входы RS-триггеров перестают поступать импульсы с формирователя 11, а импульсы, появившиеся на выходе формирователя 12, пройдя через открытый первый элемент 2И-НЕ 16 и первьй элемент 2ИЛИ-НЕ 18, воздействуют на R- вход RS-:тpиггepa 15 и устанавливают его в нулевое состояние, что обеспечивает появление на выходе элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 20 второй последовательности импульсов с частотой f и фазой, опережающей на 180 первую последовательность импульсов. В результате этого на рабочем выходе 23 дискриминатора 5 формируется сигнал управления с частотой fст и коэффициентом заполнения у 0,5. Корректирующий блок выходит из насыщения в тот момент, когда коэффициент заполнения импульсов на его входе у 0,5 + Л, где U предельное отклонение от 0,5, которое определяет крутизну выходной характеристики корректирующего блока, при этом исключается время, необходимое для сдвига фаз сравниваемых сигналов до получения необходимого коэффициента заполнения импульсов на рабочем выходе дискриминатора 5, и, следовательно, уменьшается перерегулирование и снижается время синхронизации вентильного двигателя .

Предположим, что частота вращения вентильного двигателя выше f,-,. т.е. двигатель находится в режиме торможения. В этом случае на втором информационном и на рабочем 23 выходах дискриминатора 5 устанавливаются сигналы логического О , а на первом информационном выходе 21 присутствует последовательность импульсов с частотой f-. Импульсы, сформирован14

ные формирователем 10, воздействуют на R-входы RS-триггера 14 и через элемент 2 ИЛИ-НЕ 18 на R-вход RS-триггера 15, устанавливая их в нулевое

состояние, что обеспечивает появление на выходе элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 20 второй импульсной последовательности. В момент времени, когда частоты f.

и fg сравняются, на первом информационном выходе 17 дискриминатора 5 устанавливается сигнал логической 1, а на рабочем выходе 23 появляется последовательность импульсов с частотой fj, . Одновременно на Rвходы RS-триггеров 14 и 15 перестают поступать импульсы с формирователя 10, а импульсы, появившиеся на выходе формирователя 12, пройдя через открытый второй элемент 2И-НЕ 16

и второй элемент 2ИЛИ-НЕ 19, воздействуют на 8-вход RS-триггера 15 и устанавливают его в единичное состояние, что обеспечивает появление на выходе элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ 20 первой

после 1;овательности импульсов. В результате этого на рабочем выходе 23 дискриминатора 5 формируется сигнал управления с частотой f и коэффициентом заполнения у 0,5, что приводит к снижению времени синхронизации вентильного двигателя аналогично предыдущему случаю.

Переходный процесс синхронизированного вентильного электродвигателя

при втягивании в синхронизм состоит из первого участка разгона двигателя при полном напряжении питания, от момента первого равенства частот вращения и стабилизации, при котором на:

рабочем, вьгходе дискриминатора 5 появляется сигнал ШИМ управления, до момента выхода из насьш;ения корректирующего блока (перерегулирование) и второго участка втягивания двигателя

в синхронизм. Необходимо отметить, что величина перерегулирования при прочих равных условиях определяется временем между появлением сигнал а ШИМ управления выходом из насьпцения корректирующего блока. Чем меньше это время, тем меньше величина перерегулирования, а, следовательно, и время переходного процесса при синхронизации .

Синхронизируемый вентильный электродвигатель позволяет исключить первый участок путем искусственного сдвига фаз сравниваемых импульсных

513

последовательностей на 180° в момент их первого равенства,, что обуславливает получение на рабочем выходе час- тотно- фазового дискриминатора сигнала ШИМ управления с ( 0,5, т.е. сразу перевести двигатель , на участок втягивания в синхронизм и сократить время переходного, процесса.

Формула изобретения

Синхронизируемый вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, датчик положения ротора, полупроводниковый коммутатор, к выходу которого подключены фазы синхронной машины, а к первому входу - выход датчика положения ротора, датчик частоты вращения синхронной машины, выход которого подключен к первому входу частотно-фазового дискриминатора через первый формирователь импульсов задающий генератор, второй формирователь импульсов, выход которого подключен к второму входу частотно-фазового дискриминатора, корректирующий блок, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени переходного процесса за счет снижения величины перерегулирования, дополнительно введены три формирователя им-- пульсов, счетный триггер, два RS- триггера, два логических элемента 2И-НЕ, два логических элемента 2Ш1И-НЕ и логический элемент 2-2И- ИЛИ-НЕ, а частотно-фазовьш дискриминатор дополнительно снабжен двумя информационными выходами, первый из

16

которых подключен через третий формирователь импульсов к R-входу первого RS-триггера и первому входу первого логического элемента 2ИЛИ-НЕ, а второй информационный выход подключен через четвертый формирователь импульсов к S-входу первого RS-триггера и к первому входу второго логического элемента 2ИЛИ-НЕ, выходы первого и второго логических элементов 2ИЛИ-НЕ подключены соответственно к R- и 8-вхоДс1м второго RS-триггера, прямой и инверсный выходы первого RS-триггера подключены соответственно к первым входам первого и второго логических элементов 2И-НЕ, к вторым входам которых подключены через пятый формирователь импульсов рабочий выход частотно-фазового дйскриминатора и вход корректирующего блока, выходы первого и второго логических элементов 2И-НЕ подключены соответственно к вторым входам первого и вто- рог о логических элементов 2ИЛИ-НЕ,

прямой и инверсный выходы второго RS-триггера подключены соответственно к первым входам первой и второй ячеек И логического элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ, вторые входы.ячеек И которого подключены соответственно к прямому и инверсному выходам счетного триггера, вход которого подключен к выходу задающего генератора, выход огического элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ подключен к входу второго формирователя мпульсов, а выход корректирующего блока подключен к второму входу поупроводникового коммутатора.

KTkOi

Составитель А. Иванов Редактор Э, Слиган Техред М.Ходанич Корректор В. Бутяга

Заказ 2430/51 Тираж 660Подписное

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

фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является уменьшение времени переходного процесса. Указанная цель достигается введением в венти.пьный электродвигатель трех формирователей 10-12 импульсов, счетного триггера 13, двух RS-триггеров 14 и 15, логических элементов 2И-НЕ 16 и 17, логических элементов 2 ИЛИ-НЕ 18 и 19 и логического элемента 2 2И-ИЛИ-НЕ 20. В электродвигателе исключается участок разгона синхронной машины 1 при полном на- пря/жении питания от момента первого равенства частот вращения и стабилизации до выхода из насыщения корректирующего блока 9. Таким образом появляется возможность мгновенного вывода синхронной машины 1 на участок втягивания в синхронизм. 2 ил. с SS Ю 21, г