Вентильный электропривод Советский патент 1987 года по МПК H02P6/06 H02P6/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильному электроприводу, и может быть исполь- зовано в автоматизированных электроприводах с высоким быстродействием, например в приводах стаканов с частотно-программным управлением (ЧПУ),

Цель изобретения - повышение качества регулирования путем повышения быстродействия.

На чертеже представлена функциональная схема вентильного электропривода.

Вентильный электропривод содержит синхронньй электродвигатель 1, якорная обмотка которого подключена к выходу преобразователя 2 частоты, силовой вход которого через-датчик 3 тока подключен к источнику 4 -постоянного тока, а вход управления подключен к выходу логического блока 5 управления, один вход которого соединен с выходом датчика 6 положения роторз, а к первому входу подключен регулятор 7 тока, вход которого соединен с выходом второго блока 8 сравнения, второй вход которого соединен с первым входом второго компаратора 9, а первый вход блока 8 сравнения связан с выходом регулятора 10 частоты вращения, к выходу которого подключен вход первого компаратора 11, последовательно соединенного с узлом 12 выдержки времени, а к входу регулятора 10 частоты вращения подключен выход первого блока 13 сравнения, к первому входу которого подключен за- датчик частоты вращения, а к второму, входу - выход датчика 14 частоты вращения. Электропривод содержит также переключатель 15 полярности, два логических элемента И 16 и 17, первые входы которых подключены соответственно к выходам узла вьщержки времени, вторые входы соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами второго компаратора 9 а выходы соединены соответственно с третьим и четвертьм входами блока 5

управления, причем силовой вход пере- 50 цательный, например, из-за уменьшения

ключателя 15 полярности подключен к выходу датчика 3 тока, а его управляющий вход - к неинвертирующему выходу компаратора 9.

Второй компаратор 9 содержит двух- 55 выходах узла 12 вьздержки времени по- входовый операционный усилитель 18, являются нулевые логические сигналы, выход которого образует соответствен- При этом на выходе логического эле- но неинвертирующий выход и подключен мента И 16 устанавливается нулевой

к входу логического элемента НЕ 19, выход которого является инвертирующим выходом компаратора 9, два входа которого образуют резисторы 20 и 21, одними выводами соединенные с входом операционного усилителя 18.

Вентильньй электропривод работает следующим образом.

Предположим, что в начальньш мо- мент времени на выходе регулятора 10 - частоты вращения по разности сигнала задания частоты вращения и сигнала обратной связи по частоте вращения, снимаемого с выхода датчика 14 частоты вращения вала электродвигателя 1, на выходе первого компаратора 11 - положительньш сигнал, на первом выходе узла 12 вьщержки времени - единичный логический сигнал, а на втором его выходе - нулевой, на неинвертирующем выходе второго компаратора 9 действует положительный, т.е. единичный логический сигнал, а на инвертирующем его выходе - нулевой логический сигнал. При этом на выходе логического элемента И 16 присутствует единичный логический сигнал, а на выходе логического элемента И 17 - нулевой логический сигнал. Регулятор 7 тока по разности поступающих на входы второго блока 8 сравнения выходного сигнала регулятора 10 частоты вращения, являющегося сигналом задания тока, и сигнала обратной связи по току, снимаемого с датчика 3 тока через переключатель 15 полярности, формирует сигнал управления блоком 5 управления, который в функции этого сигнала, а также выходных сигналов датчика 6 положения ротора и логических элементов И 16 и 17 обеспечивает управление ключами преобразователя 2 частоты, при котором синхронный электродвигатель 1 разви- вает момент, направление которого условно примем за положительное. Пусть в некоторьш момент времени сигнал на выходе регулятора 10 частоты вращения меняет свой знак на отри

сигнала задания частоты вращения. Тогда в этот же момент времени на выходе первого компаратора -11 появляется отрицательный сигнал, на обоих

логический сигнал, а на выходе логического элемента И 17 этот сигнал сохраняется. Тогда блок 5 управления закрывает все ключи преобразователя 2 частоты. Ток в звене постоянного тока начинает спадать, замыкаясь через обратные диоды, шунтирующие ключи преобразователя 2 частоты, а следовательно, начинают опадать выходные сигналы датчика 3 тока и переключателя 15 полярности. Поскольку величина сопротивления резистора 20 выбирается много меньше, чем величина резистора 21, то положительный сигнал на выходе переключателя 15 поляр- f5 второго компаратора -9 происходит в

ности удерживает сигналы на выходах второго компаратора 9 в первоначальном состоянии. Сразу же после переключения первого компаратора 11 узел 12 вьщержки времени начинает отсчет времени, необходимого для восстановления запирающих свойств ключей преобразователя 2 частоты. После отсчета этой выдержки времени на втором выходе узла 12 вьщержки времени появляется единичный логический сигнал, Предположим, что за время отсчета выдержки времени узла 12 выдержки времени ток в звене постоянного тока не успевает спасть до нуля. В этом случае появление единичного сигнала на втором входе узла ,12 выдержки времени не приводит к появлению единичного сигнала на выходе логического элемента

20

25

30

то время, когда на обоих выходах узла 12 вьщержки времени присутствуют нулевые логические сигналы.

При этом на выходах логических элементов И 16 и 17 также присутствуют нулевые логические сигналы. Только после завершения отсчета выдержки времени узлом 12 выдержки времени на одном из его выходов в зависимости от сигнала на выходе первого компаратора 11 устанавливается единичный сигнал. Поскольку при нулевом токе второй компаратор 9 также устанавли- вается по выходному сигналу первого компаратора 9, то на входах одного из логических элементов И 16 и 17 совпадают две единицы и на его выходе появляется сигнал логической единицы, а на входах другого совпадают

.. ....Г°... нулевые логические сигналы, и на

его выходе также остается нулевой логический сигнал. Далее схема работает так же, как и в первом случае. Очевидно, что в этом случае величи- 40 на бестоковой паузы будет минимальна и равна разности времени, необходимого для восстановления запирающих

тупает нулевой логический сигнал со второго выхода второго компаратора 9. После спада тока практически до нуля компаратор 9 переключается, на его

первом входе устанавливается отрицательный, т.е. нулевой логический сигнал, а на втором - единичный. На выходе логического элемента И 17 устанавливается единичный логический сигнал. При этом блок 5 управления осуществляет управление ключами преобразователя 2 частоты, при котором ток опять начинает увеличиваться, но синхронный электродвигатель 1 уже

45

свойств ключей преобразователя 2 частоты и времени спада тока. I

Таким ооразом, за счет введения логических элементов И 16 и 17 включения переключателя 15 полярности в цепь обратной связи по току и подразвивает момент, направление которо-5о ключения первого входа второго компаго отрицательно, т.е. противоположно первоначальному моменту. Сигнал на выходе датчика 3 тока остается положительным, однако вследствие переключения второго компаратора 9 в новое состояние на выходе переключателя 15 полярности меняется знак на отрицательный. Таким образом осуществляется согласование реверсив-.

ратора 9 к выходу первого компаратора 11 появляется возможность отсчета вьщержки времени независимо от наличия тока в звене постоянного тока. 55 Благодаря этому удается исключить, а в тех режимах, .где это невозможно, минимизировать бестоковуто паузу при смене знака момента электродвигателя, что повьшает качество регулиро92234

ного выходного сигнала регулятора 10 частоты вращения нереверсивного выходного сигнала датчика 3 тока.

В. рассмотренном случае время спада тока больше времени, необходимого для восстановления запирающих свойств ключей преобразователя 2 частоты, поэтому переход от одного направления момента двигателя к другому происхо- 10 дит без бестоковой паузы. Если же

ток мал и время его спада меньше времени, необходимого для восстановления запирающих свойств ключей преобразователя 2 частоты, то переключение

то время, когда на обоих выходах узла 12 вьщержки времени присутствуют нулевые логические сигналы.

При этом на выходах логических элементов И 16 и 17 также присутствуют нулевые логические сигналы. Только после завершения отсчета выдержки времени узлом 12 выдержки времени на одном из его выходов в зависимости от сигнала на выходе первого компаратора 11 устанавливается единичный сигнал. Поскольку при нулевом токе второй компаратор 9 также устанавли- вается по выходному сигналу первого компаратора 9, то на входах одного из логических элементов И 16 и 17 совпадают две единицы и на его выходе появляется сигнал логической еди

свойств ключей преобразователя 2 частоты и времени спада тока. I

Таким ооразом, за счет введения логических элементов И 16 и 17 включения переключателя 15 полярности в цепь обратной связи по току и подратора 9 к выходу первого компаратора 11 появляется возможность отсчета вьщержки времени независимо от наличия тока в звене постоянного тока. Благодаря этому удается исключить, а в тех режимах, .где это невозможно, минимизировать бестоковуто паузу при смене знака момента электродвигателя, что повьшает качество регулирования путем повьшения быстродействия электропривода. Кроме того, упрощается эксплуатация электропривода, так . как на выходе переключателя полярности ействует сигнал, не только пропорциональный величине момента двигателя, так как он пропорционален его току, но и соответствующий этому моменту по знаку, что позволяет легко определить ,редки работы электропривода. ,

Формула -изобретения

fO паратор снабжен неинвертирующим выходом и выполнен в виде операционнрго усилителя и логического элемента НЕ, последовательно соединенных между собой, и двух резисторов, установленных на входе компаратора, одни выводы которых объединены и подключены ко входу операционного усилителя, другие выводы резисторов образуют входы компаратора, неинвертирующий

J5

Вентильный электропривод, содержащий синхройньш двигатель, якорная обмотка которого подключена к выходу преобразователя частоты, силовой вход которого через датчик -тока связан с выходом источника постоянного тока, а управляющий вход преобразова-20 выход которого образован выходом опе- теля частоты соединен с выходом ло- рационного усилителя, а инвертирую- гического блока управления с четырьмя щий выход - выходам элемента НЕ,

входами, последовательно соединенные первый блок сравнения и регулятор частоты вращения, последовательно единенные второй блок сравнения и регулятор тока, выход которого соединен с одним из входов логическот о блока управления, другой вход которого подключен к датчику положения ро тора, датчик частоты вращения ротора, соединенньй с одним из входов первого блока сравления, другой вход которого является входом задания частоты вращения, переключатель полярности с управляющими силовым входами,.

со

ВЬКОД которого подключен к одному ИЗ

входов второго блока сравнения, посРедактор А, Сабо Заказ 2526/53

Составитель А. Головченко

Техред В.Кадар Корректор л. Пилипенко

Тираж 660

Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб,, д. 4/5

Проиэводстяенно-ггалиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

ледовательно соединенный первый ком- паратор и узел выдержки времени, вход- первого компаратора соединен с выходом регулятора частоты вращения второй компаратор с двумя входами и инвертирующим выходом, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьшения быстродействия, введены два двухвходовых элемента И, второй компаратор снабжен неинвертирующим выходом и выполнен в виде операционнрго усилителя и логического элемента НЕ, последовательно соединенных между собой, и двух резисторов, установленных на входе компаратора, одни выводы которых объединены и подключены ко входу операционного усилителя, другие выводы резисторов образуют входы компаратора, неинвертирующий

выход которого образован выходом опе- рационного усилителя, а инвертирую- щий выход - выходам элемента НЕ,

30

один вход второго компаратора соединен с выходом первого компаратора,

25 другой вход второго компаратора - с

выходом переключателя полярности, силовой вход которого подключен к выходу датчика тока,.а управляющий вход - к первому входу одного элемента И и неинвертирующему выходу второго компаратора, инвертирующим выходом соединенного с первым входом другого элемента И, вторые выходы указанных элементов И /юдключены к выходам 35 узла выдержки времени, а их выходы - к третьему и четвертому входам логического блока управления соответственно.

Подписное

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов подач металлорежущих станков с числовьм программным управлением,в промышленных роботах. Целью изобретения является повышение быстродействия. Указанная цель достигается тем, что в вентильный электропривод введены два двух- входовых элемента И 16 и 17, второй компаратор 9 снабжен неинвертирующим выходом и выполнен в виде операционного усилителя 19, логического элемента НЕ и двух резисторов 20, 21, Введение указанных элементов И 16 и 17 и включения переключателя 15 полярности в цепь обратной связи по току обеспечивает отсчет выдержки времени независимо от наличия тока в звене постоянного тока. Благодаря этому удается исключить или минимизировать бестоковую паузу при смене знака момента электродвигателя. Кроме того, упрощается эксплуатация электропривода, т.к. на выходе переключателя 15 действует сигнал, учитывающий не только величину, но и знак момента. Это позволяет легко определить режим работы электропривода. 1 ил. (Л 00 ;о to to 00 П г /7