Гистерезисный электропривод Советский патент 1987 года по МПК H02P7/36 H02P7/42 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управляемому гистерезисному электроприводу, и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1261078.

Цель изобретения - повышение стабильности характеристик гистерезис- ного электропривода в режиме инфра- низкого скольжения в диапазоне рабочих частот.

На фиг. 1 представлена блок-схема гистерезисного электропривода; на фиг. 2 - блок-схема блока задания параметров намагничивающих импульсов

Гистерез исный электропривод содержит инвертор 1 напряжения, два выходных зажима которого непосредственно, а третий - через блок 2 импульсного намагничивания связаны со статорными обмотками гистерезисного электродвигателя 3. Силовой вход инвертора 1 напряжения подключен к выходу регулятора 4 напряжения, силовой вход которого снабжен зажимами для подключения к источнику постоянного тока. Электропривод также содержит последовательно соединенные задающий генератор 5, делитель 6 частоты и фазорасщепитель 7, выходы которого подключены к управляющим входам инвертора 1 напряжения.

Выход блока 8 задания параметров намагничивающих импульсов через блок 9 умножения соединен с управляющим входом блока 2. Блок 8 содержит четыре программируемых счетчика 10-13 (фиг..2), пять RS-триггеров 14-18, пять элементов 2И-НЕ 19-23, схему 24 выделения заднего фронта импульса намагничивания, схему. 25 выделения фронтов фазного напряжения и блок 26 набора кодов намагничивающих импульсов.

Выход первого элемента 2И-НЕ 19 подсоединен к входу первого программируемого счетчика 10, выход которого связан с S-входом первого RS-триг гера 14 и R-входом второго RS-триг- гера 15, выход которого подсоединен к первому входу первого элемента 2И-НЕ 19.Выход второго элемента 2И-НЕ 20 подсоединен к входу второго программируемого счетчика 11, выход которого связан с R-входом первого RS-триггера 14 и R-входом третьего RS-триггера 16, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента 2И-НЕ 20.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Выход первого RS-триггера 14 подсоединен к первому входу третьего элемента 2И-НЕ 21, выход третьего nporpaMNfflpyeMoro счетчика 12 связан с S-входом четвертого RS-триггера 17, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента 2И-НЕ 21, Выход схемы 24 выделения заднего фронта импульса намагничивания подсоединен к R-входу четвертого RS-триггера 17.

Объединенные S-входы второго и третьего RS-триггеров 15 и 16 и вход третьего программируемого счетчика 12 подсоединены к выходу схемы 25 выделения фронтов фазного напряжения, вход которой связан с одним из выходов фазорасщепителя 7. Объединенные вторые входы первого и второго элементов 2И-НЕ 19 и 20 подсоединены к выходу задающего генератора 5, а объединенные выход третьего элемента 2И-НЕ 21 и вход схемы 24 выделения заднего фронта импульса намагничивания подсоединены к управляющему входу блока 9 умножения,

Объединенные первые входы четвертого и пятого элементов 2И-НЕ 22 и 23 подсоединены к выходу схемы 24 выделения заднего фронта импульса намагничивания, выход четвертого элемента 2И-НЕ 22 подсоединен к R-BKO- ду пятого RS-триггера 18. Выход пятого элемента 2И-НЕ 23 подсоединен к входу четвертого программируемого счетчика 13, выходом соединенного с S-входом пятого RS-триггера 18, инверсный выход которого соединен с вторым входом пятого элемента 2И-НЕ 23, а прямой выход - с вторым входом четвертого элемента 2И-НЕ 22 и с первым управляющим входом блока 26 набора кодов намагничивающих импульсов, информационные выходы которого связаны с соответствующими информационными входами первого и второго программируемых счетчиков 10 и 11.

Блок 8 задания параметров намагничивающих импульсов дополнительно снабжен переключателем 27 режима скольжения, входом соединенным с выходом схемы 25 вьщеления фронтов фазного напряжения, а выходом - с вторым управляющим входом блока 26 набора кодов намагничивающих импульсов.

3

Инвертор 1 напряжения выполнен по трехфазной мостовой схеме с опто- электронным управлением. Блок 2 импульсного намагничивания представляет собой однофазный нулевой инвертор с трансформаторным выходом и последовательным ключом в цепи питания. Задающий генератор 5 выполнен по схеме мультивибратора с кварцевым резонатором.

Делитель 6 частоты выполнен на счетчиках, а фазорасщепитель 7 - по кольцевой пересчетной схеме на трех JK-триггерах.

I .

Блок 9 умножения выполнен с импульсной модуляцией в виде стабилизатора с двумя управляющими входами и датчиком амплитуды намагничивающих импульсов.

Блок 26 набора кодов намагничивающих импульсов представляет собой набор резисторов и элементов типа И-НЕ, объединенных по схеме МОНТАЖНОЕ ИЛИ.

Электропривод работает следующим образ о м.

Сигнал с выхода задающего генератора 5 поступает на делитель 6 частоты, на выходе которого формируется сигнал с частотой, необходимой для работы фазорасщепителя 7. Фазорасщепитель 7 преобразует однофазный сигнал делителя 6 частоты в трехфазный. С выхода фазорасщепителя 7 трехфазная система сигналов поступает на цеп управления инвертора 1 на- пряжения, выходное напряжение которого определяется регулятором 4 напряжения. Кроме того, от задающего генератора 5 и фазорасщепителя 7 синхронизируется работа блока 8 задания параметров намагничивающих импульсов

Согласно фиг. 2 в начальный момент времени, определяемый передним фронтом фазного напряжения фазорас- щепителя 7, RS-триггеры 15 и 16 находятся в состоянии логической единицы, раз15ешая прохождение высокой частоты задающего генератора 5 через элементы 2И-НЕ 19 и 20 на входы программируемых счетчиков 10 и 11. Программируемый счетчик 10 отсчитьтает определенное, заранее заданное и соответствующее переднему фронту (оптимальной фазе , при которой не возникает скольжение ротора) импульса намагничивания количество

ntp. опт

иютульсов задающего генера28920 К тора

Аналогично программируемый счет- g чик отсчитывает определенное, заранее заданное и соответствующее заднему фронту импульса намагничивания количество Kja „пт импульсов задающего генератора 5. В момент окончания

10 счета сигнал с выхода программируемого счетчика 10 переводит RS-триг- гер 14 в состояние логической единицы, а RS-триггер 15 - в состояние логического нуля. При этом запреща15 ется прохождение импульсов задающего генератора 5 .на вход программируемого счетчика 10 и происходит перезапись двоичного кода числа К„, f,nt. С этого момента времени на выходе

20 RS-триггера 14 и на выходе логического элемента 2И-НЕ 21 начинается формирование импульса намагничивания, а программируемый счетчик 10 опять готов к формированию фазы очередного

25 импульса намагничивания по сигналу схемы 25 выделения фронтов фазного напряжения.

Через время, соответствующее длительности г импульса намагничивания,

30 на выходе программируемого счетчика 11 появляется сигнал, переводящий RS-триггеры 14 и 16 в состояние логического нуля. При этом запрещается прохождение импульсов задающего гене35 ратора 5 на вход программируемого счетчика 11 и происходит перезапись двоичного кода числа К р„т . В этот момент времени на выходе RS-триггера 14 и на выходе логического злемен40 та 2И-НЕ 21 прекращается формирование импульса намагничивания, а программируемый счетчик 11 опять готов к формированию заднего фронта (фактически длительности) очередного импульса

45 намагничивания по сигналу схемы 25 выделения фронтов фазного напряжения.

Частота формирования импульсов намагничивания определяется двоичным кодом программируемого счетчика 12,

50 сигнал с выхода которого периодически переводит RS-триггер 17 в состояние логической единицы и разрешает прохождение очередного импульса намагничивания на выход логического эле55 мента 2И-НЕ 21. После его прохождения схема 24 выделения заднего фронта импульса намагничивания переводит RS-триггер 17 в состояние логического нуля. В таком состоянии RS-тригrep 17 остается до прихода очередного сигнала с выхода программируемого счетчика 12.

Задние фронты сформированных по фазе, длительности и частоте оптимальных импульсов намагничивания через логический элемент 2И-НЕ 23 поступают на программируемый счетчик 13. При этом RS-триггер 18 находится в со стоянии логического нуля, С появлением п-го оптимального импульса (число п соответствует двоичному коду программируемого счетчика 13) на выходе программируемого счетчика 13 появляется сигнал, переводящий RS-триггер 18 в состояние логической единицы. При этом с помощью блока 26 набора кодов в программируемых счетчиках 10 и 11 осуществляется перезапись кодов фронтов оптимальных импульсов на коды, соответствующие импульсу, способному перенести намагниченность ротора на фиксирован-, ный и заранее определенный угол. Такой ресинхронизирующий импульс формируется схемой аналогично оптимальному вышеописанным способом.

В момент окончания ресинхронизи- рующего импульса его задним фронтом переводится в состояние логического нуля RS-триггер 18, а в программируемых счетчиках 10 и 11 производится опять с помощью блока 26 набора кодов перезапись оптимальных кодов. После воздействия каждого ресинхрони зирующего импульса ротор электродви- гател я совершает движение под воздействием синхронизирующего момента, значение которого значительно больше момента нагрузки на валу. В промежутках между ресинхронизирующйми импульсами оптимальные импульсы эффективно демпфируют колебания частоты вращения ротора и подготавливают для последующих ресинхронизирующих импульсов аналогично предыдущему магнитное состояние ротора.

Изменение кода программируемого счетчика 13 фактически ведет к изме- неншо скольжебия ротора электродвигателя 3. Переключатель 27 режима скольжения может производить периодически переключение кодов фронтов ресинхронизирующих импульсов в состояния, соответствующие положительному и отрицательному скольжению ротора.

Сформированные по частоте, фазе и длительности импульсы намагничивания поступают на блок 9 умножения, выполняющий совместно с блоком 8 стабилизацию вольт-секундной площади импульсов намагничивания. Сигнал с

блока 9 умножения поступает на блок 2 импульсного намагничивания, производящий намагничивание ротора электродвигателя 3.

Таким образом, данный гистерезисный электропривод, обладая высокими энергетическими показателями, обеспечивает стабильный режим инфраниз- кого скольжения ротора в области рабочих частот. Стабильность дости гается за счет формирования перед каждым ресинхронизирующим импульсом ; серии, стабилизирующих оптимальных импульсов, переводящих материал ротора в однозначное магнитное состояние

насыщения; за счет формирования фиксированной величины синхронизирующего момента, в несколько раз превышающего статический момент нагрузки на валу за счет стабилизации вольтсекундной площади, при которой амплитуда импульса регулируется прямо

пропорционально, а длительность обратно пропорционально частоте питающего напряжения.

Формула изобретения

1. Гистерезисный электропривод по авт.св. № 1261078, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью по- вьш1ения стабильности характеристик электропривода в режиме инфранизкого скольжения в диапазоне рабочих частот, блок задания параметров намагничивающих импульсов дополнительно снабжен блоком набора кодов намагничивающих импульсов, четвертым про- граммируемьм счетчиком, четвертым и пятым элементами 2И-НЕ и пятым

RS-триггером, причем первые входы четвертого и пятого элементов 2И-НЕ объединены и подсоединены к выходу схемы вьщеления заднего фронта импульса намагничивания, выход четвертого элемента 2И-НЕ подсоединен к R-входу пятого RS-триггера, выход пятого элемента 2И-НЕ подсоединен к входу четвертого программируемого счетчика, выходом соединенного с

S-входом пятого RS-триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом пятого элемента 2И-НЕ, а прямой выход пятого RS-триггера - с вто

рым входом четвертого элемента 2И-НЕ и с управляющим входом блока набора кодов намагничивающих импульсов, информационные выходы которого связаны с соответствующими информационными входами первого и второго программируемых счетчиков.

2. Электропривод по п. 1, о тимпульсов введен переключатель режимов скольжения, а блок набора кодов намагничивающих импульсов снабжен вторым управляющим входом, причем вход переключателя режимов скольжени соединен с выходом схемы выделения фронтов фазного напряжения, а выход указанного переключателя - с вторым

личающи. йся тем, что в блок ю управляющим входом блока набора ко- задания параметров намагничивающих дов намагничивающих импульсов.

импульсов введен переключатель режимов скольжения, а блок набора кодов намагничивающих импульсов снабжен вторым управляющим входом, причем вход переключателя режимов скольжения соединен с выходом схемы выделения фронтов фазного напряжения, а выход указанного переключателя - с вторым

Й/г.,Г

Изобретение относится к электротехнике, является усовершенствованием изобретения по авт.св. К 1261078 и может быть использовано в прецизионных электромеханических гиросисте- мах. Цель изобретения - повьшение стабильности характеристик электропривода в режимах инфранизких скольжений в диапазоне рабочих частот. Гистерезистый электропривод содержит инвертор напряжения, два выходных зажима которого непосредственно, а третий - через блок импульсного намагничивания соединены со статорными обмотками гистерезисного электродвигателя, силовой вход инвертора, напряжения подключен к выходу регулятора напряжения, последовательно соединенные задающий генератор, делитель частоты и фазорасщепитель, выходы которого подключены к управляющим входам инвертора напряжения. Один из выходов фазорасщепителя и выход задающего генератора подсоединены к блоку задания параметров намагничивающих импульсов, выход которого подсоединен к первому управляющему входу блока умножения, второй управляющий вход которого связан с выходом регулятора напряжения. Выход блока умножения подсоединен к входу блока импульсного намагничивания. Блок задания параметров намагничивающих импульсов совместно с блоком умножения формирует намагничивающие импульсы с постоянной вольтсекундной площадью и периодически изменяемой фазой, в результате чего достигается повьшение стабильности характеристик электропривода в режимах инфранизких скольжений. 1 з.п. ф-лы,2 ил. с S сл

Отбйот

OmSnoHoS.

Kff/tOHffS

Редактор П.Гереши

Составитель П.Тарасов Техред М.Моргентал

Заказ 3496/56

Тираж 659Подписное

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

Корректор И.Муска