Электропривод постоянного тока Советский патент 1989 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электротехнике-, а именно к импульсному регулированию частоты вращения электродвигателя постоянного тока, и может найти применение в системах автоматизированного электропривода быстродействующих станков, прессов с ЧПУ, роботов.

Целью изобретения является повьше- ние надежности и качества регулиро- ванця.

На фиг. 1 приведена блок-схема электропривода; на фиг.2 - схема логического узла; на фиг.З - схема узла ограничения минимальной длительности импульсов; на фиг.4,5 - диаграммы, поясняющие работу электропривода.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1 (фиг.1), подключенный к источнику питания 2 через четырехключевой мостовой реверсор 3,.состоящий из силовых ключей 4-7 и диодов обратного моста , последовательно соединенные датчик скорости, выполненный в виде тахо- генератора 12, регулятор скорости 13 и элемент сравнения 14, второй вход . которого соединен с выходом дп1чм- ка тока 15 электродвигателя 1, а BI: ход - с входами первого дете)-;г( - нуля 16, первого 17 и второго 6 м ;v параторов уровня, первый логически узел 19, второй вход которого подключен к выходу первого компаратора уровня 17, а первый вход - к прямому

IWKi.

&0 00

«ю-о. М

.

.„.,к.

3 1384170

выходу детектора нуля 16 и к третьему входу второго логического Iузла 20, второй вход которого подключен к выходу второго компаратора уровня 18, а первый вход - к инверсному выходу детектора нуля 16 и третьему входу первого логического узла 19,, прямой выход которого подключен через пер- Bbte узел гальванической развязки 21 д и блок управления 22 к входу силового ключа 4, а инверсный выход - через ,вторые узел гальванической развязки 23 и блок управления 124 к входу силового ключа 5, третий узел 25 гальва- 15 нической развязки, выход которого подключен через третий блок управле - .НИН 26 к входу силового ключа 6,, а вход - к прямому выходу второго логического узла 20. инверсный выход ко- 20 торого подключен через четвертый узел гальванической развязки 27 и блок управления 28 к входу силового ключа 7, второй детектор нуля 29, вход которого подключен к выходу ре- 25 гулятора скорости 13, а прямой выход - через первый элемент задержки 30 к вторым входам второго 23 и третьего 25 узлов гальванической развязки, второй элемент задержки 31, 30 вход которого подключен к инверсному выходу второго детектора .нуля 29. а выход - к вторым входам первого 21 и четвертого 27 узлов гальванической развязки...г

Кроме того, электропривод содержит блоки управленияi22, 24, 26, 28, каждый из которых вкхиочает последова- вательно соединенные узел ограничения минимальной длительности импульсов Q 32. формирователь двухполярных им- п льсов 33 и узел защиты 34, выход которого подключен к выходной клемме соответствующего блока управления 22, 24, 26, 28, входная клемма которого .с подключена в входу узла 32 ограничения минимальной длительности.

Логические узлы 19, 20 (фиг.2), каждый из которых содержит последовательно соединенные, элемент, задержки 35 и элемент И 36, выход которого подключен к входу R-триггера 37, прямой и инверсный выходы которого подключены к одноименным выходным клеммам соответствующего логического узла 19,20, первая, вторая и третья входные клеммы которого подключены соответственно к входу S-триггера 37,

д 5 0 5 0 .г

Q с

0

5

свободному входу элемента И 36 и входу элемента задержки 35.

Узел 32 ограничения минимальной длительности импульсов (фиг, 3) содержит S-R-триггер 38, прямой выход которого через последовательно соединенные первые элемент задержки 39 и элемент И-НЕ 40 подключен к входу R, а инверсный выход подключен к выходной клемме узла ограничения минимальной длительности импульсов 32 и через последовательно соединенные вторые элемент задержки 41 и элемент И-НЕ 42 - к входу S, -свободный вход элемента И-НЕ 42.подключен к входной клемме узла ограничения минимальной длительности 32 и через инвертор 43- к свободному входу элемента И-НЕ 40.

Электропривод постоянного тока работает следующем образом,

В двигательном режиме сигнахг задания скорости Ug поступает на вход регулятора скорости 13, на другой вход которого поступает сигнал дательной обратной связи по скорости с тахогенератора 12.. Выходной сигнал изд регулятора скорости 13 поступает на вход детектора нуля 29 и через элемент сравнения 14 - на входы детектора нуля 16 и компараторов уров- н.я 17 и t8. Детектор нуля 29 задает направление тока двигателя в зависимости от знака напряжения .Uj-f- регулятора скорости 13,. а- детектор нуля 16 и компараторы 17 и 18 определяют режимы работы мостового реверсора 3 в зависимости от разности сигналов задания тока Uj у и .датчика тока 15 ид..т. , величина которого пропорциональна истинному значению тока двигателя 1. Пороги срабатывания +. U компараторов уровня 17 и 18 определяют максимальное значение пульсаций Д 1макс двигателя 1. Например, , тогда на прямом выходе детектора 29 нуля и элемента задержки 30 устанавливаются логические нули, в результате чего блокируется прохождение управляющих сигналов через узлы 23 и 25 гальванической развязки и блоки управления силовыми ключами 5 и 6. На инверсном выходе детектора нуля 29 устанавливается логическая единица, которая через выдержку времени Т появляется на выходе элемента задержки 31.

Таким образом, в зависимости от знака напряжения Uj.r, детектор -ну513

;Ля 29 блокирует прохождение управляю щих импульсов к силовым ключам 5, 6 (4, 7) одного направления и разреша- ет их прохождение к Силовым ключам 4 7 (5,6) другого направления. На прямом выходе детектора нуля 16.устанавливается логический нуль, который поступает на первый вход первого 19 и третий вход второго 20 логи- ческих узлов.-На выходе компаратора уровня 17 устанавливается единица. Состояние логического узла 19 (20) (фиг. 2) определяется логическими нулями на его входах, причем первый вход является установочным,- второй - предустановочным, а третий - пред- установочным с выдержкой времени f.. Нуль на первом входе логического узла 19 определяет состояние его S-R- триггера 37 (фиг. 2), на прямом выходе - логическая единица. Если изд| (ди| , то на выходе компаратора уровня 18 (фиг. 1) появляется нуль, который поступает на второй вход логи- ческого узла 20 и через его элемент И 36 (фиг. 2) - на вход К- риггера 37 переводя его в состояние с единицей на инверсном выходе. Таким образом, появляются логические единицы на прямом выходе первого 19 и инверсном выходе второго 20 узлов гальванической развязки. Появление единиц на первых входах узлов гальванической развязки 21 и 27 при наличии разрешающих единиц на вторых входах приводит к появлению единиц на их выходах и управляющих сигналов, на выходах блоков управления 22 и 28. Силовые ключи 4 и 7 включаются. Образуется цепь тока электродвигателя 1 : источник питания 2 - силовой ключ 4 - электродвигатель 1 - силовой ключ 7 - .источник питания 2. Ток электродвигателя 1 и пропорциональное ему напря- жение , датчика тока 15 начинают возрастать. Так как датчик.тока 15 осуществляет отрицательную обратную связь по току, то модуль сигнала на выходе элемента сравнения 14 начинает уменьшаться и ори достижении значения порога срабатывания переводит компаратор уровня 18.в состояние с единицей на выходе. Состояние логического узла 20 не изменяется и ток двигателя возрастает до тех пор пока UA.T, не станет равным . . Детектор нуля 16 переходит в состояние с единицей на прямом выходе и нулем на ин

5 0 5 О Q Q е

5

70 . 6

версном выходе. Состояние логического узла 19 не изменяется. Появление нуля на входе S-триггера 37 (фиг.2) логического узла 20 изменяет его состояние . Появляется нуль на инверсном выходе логического узла 20 (фиг.1) и выходе узла гальванической развяз- ки 27, что приводит к снятию управляющего сигнала с выхода блока управления 28. Силовой ключ 7 выключается.- ЭДС электродвигателя 1 направлена встречно току, поэтому он начинает спадать по цепи: .электродвигатель 1- диод.Ю - силовой ключ 4 - электродвигатель 1. Детектор нуля 16 возвра-, щается в состояние с нулем на прямом выходе, что продтверждает состояние логического узла 19. Нуль с прямого выхода детектора нуля.16 поступает на третий вход логического узла 20, начинается отсчет времени Ci эле- ментом задержки 35 (фиг.2) логичес- -кого узла 20,. по окончании которого на выходах элемента задержки 35 и элемента И Зб появляется нуль, который переводит триггер 37 в состояшш с единицей на инверсном вькоде. На первом входе узла гальванической развязки 27 появляется единица, а на выходе блока управления 28 - управляющий сигнал, включающ й силовой ютюч 7. Образуется цепь тока электродвигателя 1; источник питания 2. - силовой ключ 4 г электродвигатель 1 - силовой 1ШЮЧ 7 - источник питаш я 2. Ток электродвигателя 1 и Ид.т. возрастают. В момент времени, когда напряжение на выходе элемента сравнения 14 станет равным нулю,. детектор нуля 16 снова изменяет состояHiie, на его инверсном выходе появляется нуль, который изменяет состояние логического узла 20. На первом входе и выходе узла гальванической развязки 27 появ- ляется нуль, что приводит к снятию управляющего сигнала со входа силового ключа 7 и его выключению. Ток электродвигателя i спадает по цепи: электродвигатель 1 - диод 10 - сило- вой ключ 4 - электродвигатель 1. Детектор нуля 16. возвращается в состояние с нулем на прямом выходе. Начинается отсчет времени элементом задержки 35 (фиг. 2), логического узла 20, по окончании которого на ин- версном выходе логического узла 20 появляется логическая единица, что приводит к включеншо силового ключа

7. Процесс коммутации повторяется.. Таким образом, коммутация тока электродвигателя 1 осуществляется си- ловым ключом 7 при включенном силовом ключе 4. Команду на выключение силового ключа 7 -подает детектор нуля 16 без задержки при достижении током электродвигателя 1 заданного зна- чения. Команда на включение силового ключа 7, подаваемая детектором нуля 16 при спаде тока, выполняется с выдержкой времени t. Если напряжение на выходе регулятора скорости 13 меньше порога срабатывания компаратора уровня 18 jUjf I uU|, то коммутация тока электродвигателя осуществляется аналогично описанному при неизменном состоянии компаратора уров- ня 18, начиная с момента появления Ua.t на выходе. регулятора скорости 13 . При подаче команды на торможение на выходе регулятора частоты вращения 13 изменяется полярность сигнала . (становится паложительной), Изменяет свое состояние детектор нуля 29, на его инверсном выходе появляется нуль который проходит через элемент за- держки 31 и блокирует прохождение уп- равляющих сигналов через узлы гальванической развязки 21, 27 и блоки управления 22, 28 к силовым ключам 4 и 7, которые выключаются. На прямом выходе детектора нуля 29 появляется единица, которая появляется.на выходе элемента задержки 30 после выдержки времени Г. Величина Г выбирается из условия гарантированного выключения силовых ключей 4, 7 работав шей ранее диагонали. Одновременно изменяет свое состояние детектор нуля 29, детектор нуля 16 и компаратор уровня 17, Нуль на втором входе логического узла 19 приводит к появлению единицы на его инверсном выходе. Нул на первом входе логического узла 20 приводит к появлению единицы на пря- мом выходе. Единицы на первых входах узлов гальванической развязки 23 и 2 вызывают появление управляющих сигналов на выходах блоков управления 24, 26 только по истечении выдержки времени -Г элемента задержки 30. Таким образом, с момента изменения поляр- ности сигнала U л- на время Г оказы- ваются блокированными все четыре узла гальванической развязки 21, 23, 25 и 27. После выкл очения силовых

ключей 4 и 7 ток электродвигателя 1 спадает до нуля по цепи: электродвигатель 1 - диод 10 - источник питания 2 - диод 9 - электродвигатель 1. По окончании выдержки времени выхода элемента задержки 30 поступает разрешающая единица на вторые входы узлов гальванической развязки 23 и 25, на их выходах появляются единицы, что приводит к появлению управляющих сигналов на выходах блоков управления 24 и 26. Силовые ключи 5 и 6 включаются; Как только ток электродвигателя 1 становится равным нулю он изменяет направление и начинает возрастать под действием согласно направленных ЭДС .электродвигателя 1 и источника питания 2 по цепи: источник питания 2 - силовой ключ 6, - элекродвигатель 1 - силовой ключ 5 - источник питания 2. Напряжение на выходе элемента сравнения 14 уменьшается и при достижении порога срабатывания компаратора уровня 17 переводит его в состояние с единицей на выходе, не изменяющей состояние логического узла 19. Как только ток электродвигателя 1 достигнет заданного значения, напряжение ;на входе детектора нуля 16 становится равным нулю. Детектор нуля 16 изменяет состояние, на его прямом выходе появляется нуль, который поступает на первый вход рервого 19 и третий вход второго 20 логических узлов.. Логический узел 19 изменяет состояние, нуль на его инверсном выходе приводит к снятию управляющего сигнала с силового ключа 5. Одновременно начинается отсчет времени { элементом 35 (фиг. 2) ло- ги ческого узла 20. С выотчением силового ключа 5 образуется цепь тока: электродвигатель 1 - диод 8 - силовой ключ 6 - электродвигатель 1. Так как ЭДС электродвигателя 1 направлена согласно с током, ток продолжает . возрастать, но с меньшей скоростью. По окончании отсчета времени Гг. изменяет состояние логический узел 20, на его прямом выходе появляется нуль, которьй приводит к снятию управляющего сигнала с силового ключа 6 и его вьключению. Ток электродвигаля 1 замыкается через встречно направленный источник питания 2 по цепи: электродвигатель 1 - диод 8 - источник питания 2 - диод 11 - электродвига- . тель 1. Происходит режим рекуперации

энергии электродвигателя IB источник питания 2, ток начинает спадать. В момент достижения током электродвигателя 1 заданного значения напряже- ние на входе детектора нуля 16 стано- вится равным нулю И он переходит в состояние с нулем на инверсном выходе. На прямом выходе логического узла 20 появляется единица, а на выходе блока управления 26 - управляющий сигнал. Включается ключ 6,.ток электродвигателя 1 начинает возрастать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нуля 16 возвращается в состояние с нулем на прямом выходе, который поступает на третий вход логического узла 20. Начинается отсчет времени, по окончании которого на прямом вы

5

Таким образом, пульсаш я тока электродвигателя 1 в режимах при постоянном или медленно меняющемся напряжении задания тока U определяются выдержкой времени элементов задержки 35 логических узлов 19 и 20 (фиг. 2). Это характерно для режима токоограничения, когда коммутируется Q максимальный ток преобразователя, на относительно короткое время (до со- тен миллисекунд) и при ; ;лителы ой р:; боте в установивших peaaiMax под Jia- грузкой.

Кроме того,,элементы задержки 35 логических узлов 19 и 20 обеспечивают безлюфтовую работу электропривода при значениях выходного сигнала регулятора скорости, менылих порогов сра

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в системах регулирования станков,- робо-- тов. Целью изобретения является повышение надежности и качества регулирования. Электропривод содержит электродвигатель 1, : подключенньш к источнику питания 2. Выход элемента сравнения 14 через логические 19, 20, уз.лы гальванической развязки 21,23,25,27 и блоки управления 22, 24,26,28, соединен с силовыми ключами 4, 5, 6, 7. Коэффициент использования силового источника питания повышается за счет переменной частоты коммутации, максимальное значение которой ограничивается. 5 ил. с €

ходе логического узла 20 появляется 20 батывания компараторов уровня 17 нуль..Снимается управляющий сигнал и 18.

Выдержка времени Г ограничивает

с силового ключа 6, который выключается. Ток начинает спадать. Процесс коммутации повторяется.

частоту коммутации силовых ключей в

этих режимах величиной f

1

7-N- 1.

с

Таким образом, коммутация тока осуществляется силовым ключом 6 при выключенном силовом ключе- 5. Команда на включение, силового ключа б, подаваемая детектором нуля 16 при дости- зо женин током двигателей 1 заданного значения, выполняется без задержки. Команда на выключение силового ключа 6, подаваемая детектором нуля 16 при превышении током двигателя 1 задан35

ного значения, вьшолня ется с выдержкой времени о На заключительном этапе торможения, когда ЭДС электродвигателя 1 мала и ток динамического

бираемой из условия допустимых коммутационных потерь в силовых элементах. В режимах, когда скорость изменения UJ,T; большая, ошибка между дейст- вительньм и заданным значениями тока (напряжение на выходе элемента сравнения 14) превышает порог срабатывания 1ли1 одного из компараторов уровня 17 т,ти 18, что приводит к появле- 35 нию логического нуля на его вькоде, Происходит безусловное включение си- :лового ключа 5(7) при включённом силовом ключе- 6(4) в режиме потребления энергии от источника питания 2 торможения не возрастает, а уменьша- .

I , J 40 и безусловное выключение силового

ЧЛГЧТ1Т Т ГТГХТ Г ам ГТОО Л/ О ОТ Tjr TTltl

ключа 4 (6) при отключенном силовом ключе 7 (5) в режиме возврата энергии, даже если отсчет времени Г к этому времени не закончился. В пер- 45 вом случае ток электродвигателя 1 возрастает под действием источника питания 2 до заданного значения, а во втором случае ток спадает до заданного значения через обратные диоды

ется, энергия потребляется от источника питания 2 для поддержания заданного уровня тока. Коммутация тока осуществляется силовым ключом 5 при включенном силовом ключе 6. Процесс протекает аналогично рассмотренному в двигательном режиме. Отсчет времени -Сгосуществляет элемент задержки 35 логического узла 19 (фиг. 2).

Если торможение осуществляется

„ 5П под действием встречно направленного вследствие подачи на вход электропри- эи ч .. „ источника питания 2.

вода ( и,ч„) команды на реверс, то по

/ Изменение выходного напряже1П1я

регулятора скорости 13 Uj происходит, например, по гармоническо:1у ял

окончании процесса торможения полярности напряжений Uj,-r. и и.. не изменяются, поэтому не изменяется алго- „

. 00 55 кону. Рассмотрим работу электротт;

ритм работы детекторов нуля 16 и 29 - и логических узлов 19 и 20. Скорость электродвигателя 1 меняет знак, навода в таком диапазоне измеисии - его рости двигателя, когда ЭДС прлк-i ;;ч-.:./ ки не сказывается на скорости нарас- тания и спада тока.

чинается разгон .в другую сторону.

частоту коммутации силовых ключей в

этих режимах величиной f

1

от-р

7-N- 1.

с

зо

бираемой из условия допустимых коммутационных потерь в силовых элементах. В режимах, когда скорость изменения UJ,T; большая, ошибка между дейст- вительньм и заданным значениями тока (напряжение на выходе элемента сравнения 14) превышает порог срабатывания 1ли1 одного из компараторов уровня 17 т,ти 18, что приводит к появле- 35 нию логического нуля на его вькоде, Происходит безусловное включение си- :лового ключа 5(7) при включённом силовом ключе- 6(4) в режиме потребвода в таком диапазоне измеисии - его рости двигателя, когда ЭДС прлк-i ;;ч-.:./ ки не сказывается на скорости нарас- тания и спада тока.

ч1384170

К моменту времени четыре ключа 4, 5, 6 и 7 выключены, так как на первых входах узлов гальванической развязки 21, 27 имеются логические нули, а узлы гальванической развязки 23, 35, имеющие единицы на первых входах, блокированы нулями по вторым входам детектором нуля 29. Ток электродвигателя 1 спадает через диоды 10 Q и 9, в момент времени t меняет знак U3,f. На инверсном выходе детектора нуля 29 появляется нуль, который блокирует узлы гальванической развязки 21, 27. Единица на прямом выходе J5 детектора нуля 29 проходит через элемент задержки 30 с выдержкой времени -{ обычно равной 10-30 мкс, после чего подается управляющий сигнал на силовые ключи 5 - 6. Ток электродви- 20 гателя 1 на интервале to Ц продолжает спадать через диоды обратного моста 10 и 9 и в момент времени t становится равным нулю, а затем меняет знак и начинает возрастать под Деист- 25 вием источника питания 2 через силовые ключи 6 и 5. В момент времени t ток электродвигателя 1 становится равным заданному значению, детектор

нуль. Силовой ключ 5 включается. Ток возрастает до момента времени tg, когда он становится равным заданному значению, и по команде с детектора нуля 16 силовой ключ 5 выключается. Ток начинает спадать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нуля 16 возвращается в состоящее с нулем на инверсном выходе, который поступает на третий вход логического узла 19, начинает отсчет времени ь г. Скорость нарастания UJ.T.. уменьшается до нуля по мере приближения к максималь- ному значению,- а затем изменяет знак и Ujx начинает убывать. Поэтому ошибка US.T. UA.T. сначала увеличивается, а затем,, не достигнув порога срабатывания компаратора уровня 17, начинает уменьшаться. В момент времени t., кончается отсчет времени f, на инверсном выходе логического узла 19 появляется единица. Включается силовой ключ 5, и ток через него и сило- вой ключ 6 возрастает до заданного ; значения. В момент времени прямом выходе детектора нуля 16 появляется нуль, ,что влечет за собой выключение силового ключа 5 и спад тока

нуля 16 изменяет состояние, появляет- ЗО диод 8 и силовой ключ 6. Начися нуль на первом входе и инверсном выходе логического узла 19. Силовой ключ 5 выключается. Ток начинает спадать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нуля 16 возвращается в состояние с нулем на инверсном .выходе, начинается отсчет времени элементом 35 (фиг.2) логического узла 19. Однако увеличение напряжения на выходе элемента сравнения 14 (фиг.1) за счет постоянно растущего Uj приводит в момент времени tjK опрокидыванию компаратора уровня 17 и появлению на его выходе нуля. На инверсном выходе логического узла 19 появляется единица, хотя отсчет/времени 1 еще не закончился. Включается силовой ключ 5, и через него и включенный силовой ключ 6 ток электродвигателя 1 возрастает до заданного значения в момент

времени . Детектор нуля 1б переходит в состояние с нулем на прямом выходе, что приводит к появлению нуля на инверсном выходе логического узла 19 и выключению силового ключа 5, Ток спадает до момента tg, когда ошибка , UAT достигает порога срабатывания дЦ компаратора уровня 17. на выходе которого появляется

нуль. Силовой ключ 5 включается. Ток возрастает до момента времени tg, когда он становится равным заданному значению, и по команде с детектора нуля 16 силовой ключ 5 выключается. Ток начинает спадать через диод 8 и силовой ключ 6. Детектор нуля 16 возвращается в состоящее с нулем на инверсном выходе, который поступает на третий вход логического узла 19, начинает отсчет времени ь г. Скорость нарастания UJ.T.. уменьшается до нуля по мере приближения к максималь- ному значению,- а затем изменяет знак и Ujx начинает убывать. Поэтому ошибка US.T. UA.T. сначала увеличивается, а затем,, не достигнув порога срабатывания компаратора уровня 17, начинает уменьшаться. В момент времени t., кончается отсчет времени f, на инверсном выходе логического узла 19 появляется единица. Включается силовой ключ 5, и ток через него и сило- вой ключ 6 возрастает до заданного ; значения. В момент времени прямом выходе детектора нуля 16 появляется нуль, ,что влечет за собой выключение силового ключа 5 и спад тока

О диод 8 и силовой ключ 6. Начи5

0

5

0

5

нается также отсчет времени элементом надержки 35 логического узла 20 (фиг. 2). Однако скорость спада больше, чем скорость спада тока, поэтому ошибка 1137- Ь д-р растет момент времени tg достигает порога срабатывания компаратора уровня 18, который опрокидывается, нуль появляется на втором вхрде и прямом выходе логического узла 20, хотя отсчет времени Те. еще не закончился. Снимается

управляющий сигнал с силового ключа 6. и он выключается. Ток электродвигателя 1 начинает протекать через диоды 8 и 11 встречно напряжению источника питания 2, формированно уменьшаясь. 1 Компаратор уровня 18 возвращается в . состояние с единицей на выходе. В момент времени достигает заданного значения, на инверсном выходе детектора нуля 16 появляется нуль, а на прямом выходе логического узла 20 - единица. Включается силовой ключ 6. Ток электродвигателя 1 замыкается по цепи: электродвигатель -1 - диод 8 - силовой ключ 6-- элетродвигатель 1. Скорость спада тока уменьшается, ошибка на выходе элемента сравнения 14 растет и в мо-. 3П8

меит времени выходе компаратора уровня 18 и на прямом выходе логического узла 20 появляется нуль. Силовой клоч 6 выключается. Ток спа- дает через обратные диоды 8, 11. Ошибка Ujy - ид т-уменьшается, оставаясь отрицательной. На вторых входах узлов гальванической развязки 23 и 25 сохраняются логические единицы, а на вторых входах узлов гальванической развязки 21 и 27 - логические нули. В момент времени происходит смена полярности U , изменяется состояние детектора нуля 29, при неизменном состоянии детектора нуля 16 и компараторов уровня 17 и 18. Нуль с прямого выхода детектора нуля 29 проходит элемент задержки 30 и блокирует узлы гальванической развязки 23 и 25. Разрец;а ощая единица jua вторых входах узлов гальванической развязки 21 и 27 появляется через выдержку 2, осуществляемую элементом задержки 31, Ток двигателя продолжает спадать до нуля через обратные диоды 8 и 11, а затем меняет направление и начинает возрастать через силовые ключи 4 и 7 до момента t,j , когда он достигнет заданного значения. Процесс отработки отрицательной полуволны Uj-,. аналогичен описанному.

Таким образом, управление силовыми ключами мостового реверсора 3 осуществляется детектором нуля 16, а также компараторами уровня 17 и 18 (фиг. 1) при больших скоростях изменения и2т:И элементами задержки 35 (фиг. 2) логических узлов 19 и 20 при малых скоростях измерения U или постоянных значениях UST.

В состав каждого блока управления 22, 24, 26, 28 входят последовательно соединенные узел ограничения минимальной длительности импульсов 32 формирователь двухполярных -импульсов 33 и узел защиты 34. Элементы задержки 41 и 39, входящие в узел ограничения минимальной длительности импульсов 32, вступают в работу только при малой длительности соответственно паузы и управляющего импульса. Они обеспечивают увеличение длительности выкхпоченного и включенного состояний силового ключа соответственно до fj и.. Этим обеспечивается гарантированная подготовка элементов формирователей траекторий включения и выклю 14

чения силового ключа к работе. Рабо- . та узла ограничения минимальной длительности 1гмпульсов 32 (фиг.З) поясняется време111 мми Д)га1 рлммами, припеденными на фиг. 5, г-де:

а, б - сигналы на первом и втором выходах узла гальванической разБлзки 21;

в, г, - сигналы на входе и выходе инвертора A3 узла огрппиче- ния , ми)имальной длштельнос- ти импульсов 32;

д, е - выходные сигналы элe iOИio , задержки 41 и 39, соответственно;

ж - выходной сигнал на инверсном выходе триггера 38; 3 - сигнал на выходе узла за- щиты 34,

Наличие управляющего сигнала па выходе блока управления 22 -(24, 26, 28) зависит от наличия логической единицы на выходе узла галь.чаничес- кой развязки 21 (23 25, 27) п от

состояния элементов задержки 39 и 41. Пусть на второй вход узла гальванической развязки 21 (фиг. 1) поступает разрешающая единица, а на первый- последовательность импульсов. К моменту времени t (фиг. 5) на выходе элемента задержки 41 присутствует единица. В момент времени t на выходе узла гальванической развязки 21 появляется единица, а на выходе элемента И-НЕ 42 нуль, который переводит S-R-триггер 38 в состояние с нулем на инверсном выходе. На выходе элемента заде.ржки 41 появляется нуль. Единица на выходе элемента задержки 39 появляется через выдержку времеш 1, в момент времени t . Нуль с тш- версного выхода триггера 38 поступает также на вход формирователя двухполяр- ных импульсов 33 (фиг. 1), что приводит к появлению на его выходе- напяжения управления. Например, напряжение управления, переводящее силовой ключ в замкнутое состояние, имеет положительную полярность, а в разомкнутое - отрицательную полярность. Тогда на входе элемента :з;)ди ты 34 в момент времени t появляется положительный потенциал, которьи по- ступает через элемент зап1иты 34 на

вход силового ключа 4 и включает его. В момент времени tj () на выходе узла гальванической разпязки 21 появляется нуль, а на выходе, инвертора -,

элемента гальванической развязки 21 появляется единица, нуль на выходе элемента И-НЕ 42 .появляется только после окончания отсчета tj, когда на выходе элемента задержки 41 появляется разрешающая единица. В момент tg t + fjтриггер 38 опрокидывается, на его инверсном выходе появляется нуль. Па силовой ключ 4 подается пололдательный потенциал; Отработка команд на выключение в момент t/,.,

ключенного больше. C j. Если в момент времени tx4(t,i+{) на вход узла

- Ц

5 1384170 .

единица. На обоих входах элемента И элементов задержки 41. iLcnn в мо- НЕ 40 имеются единицы, поэ.тому н.а времени ЦС.(t,, + «С;) на выходе входе R-триггера 38 появляется нуль, который опрокидывает триггер 38. Нуль с прямого выхода триггера 38 сразу же проходит через элемент задержки 39 на вход элемента 40.. Единица с инверсного выхода триггера 38 поступает на вход формирователя двухполярных Q импульсов 33 и на вход элемента задержки 41, на выходе которого единица появляется с выдержкой времени L в момент времени t-i .С приходом единицы на упруавляющий вход формирователя двух-15 включение-в момент произво- полярных импульсов 33 в момент tj ДИТСЯ без а.адержки, так как время на входе элемента защиты 34 появляет- включенного состояния сшювого клю- ся отрицательный потенциал, который больше.выдержки|ц, а время вы- выключает силовой ключ 4. В момент времени t(ti+tj) на вы- 20 ходе узла гальванической развязки 21 появляется единица, на выходе элемента И-НЕ 42 нуль, т.к. на выходе элем.ента задержки 41 присутствует единица. Триггер 38 опрокидывается, на его инверсном выходе появляется нуль, который без задержки проходит на вход элемента И-НЕ 42. На входе элемента защиты 34 появляется положительный потенциал, который включает риловой ключ 4. Единица с прямого выхода триггера 38 появляется на выходе элемента задержки 39 с выдержкой ««(,. Таким образом, управляющий сигнал (единица на выходе узла гальванической развязки 21) проходит через узел ограничения минимальной длительности импульсов 32 без задержки, если предшествующая ему пауза (нуль на выходе узла гальванической развязки 21), была не менее выдержки времени Га элемента задержки 41. Команда на выключение силового ключа (нуль на выходе узла гальванической развязки 21) проходит через узел ограничения минимальной длительности импульсов 32 без задержки, если силовой

30

ограничения минимальной длительности импульсов 32 будет подана команда на выключение силового ключа 4 (нуль на выходе узла гальванической развяз25 ки 21), она будет отработана по окон отсчета в момент времени iS инверсном выходе триг гера 38 поя зится единица, на силовой ключ 4 будет подан отрицательный за- пиршощий потенциал.

Таким образом, если длительность паузы (управляющего сигнала) на вход узла ограничения минимальной длитель ности импульсов меньше вьщержки времен Сз(€ )., силовой ключ не может включат

35 ся (выключаться) раньше,чем окончится . отсчет выдержки. ). Однако, если длительность выключенного состояния силового ключа больше , а включенного .- больше , команды включение и выключение отрабатываются без задержек. Выдержки времени Tj и ограничивают максимальную частоту

коммутации: f,C лГ;-,7 4 - М

Таким образом, в предложенном электроприводе отсутствуют сквозные токи через силовые ключи, повьшхается надежность работы силовых ключей, по вьшается коэффициент использования силового источника питания за счет переменной частоты коммутации, макси мальное значение которой ограничивается, осуществляется аварийная защита блоков гправления силовыми ключами. Кроме того, повышается ст во регулирования за счет отсутстви люфта по .сигналу задания тока и снижения запаздывания отработки этого

40

45

кл5оч был включен не менее, чем на время Z к моменту подачи команды. В момент времени t,j ( появ ляется единица на выходе инвертора 43, которая без задержки проходит через узел ограничения минимальной длительности импульсов. Так как на выходе элемента задержки 39 имеется единица, на входе узла защиты появляется отрицательный потенциал, запирающий силовой ключ. С момента вре мени t7 начинается отсчет времени tj

элемента гальванической развязки 21 появляется единица, нуль на выходе элемента И-НЕ 42 .появляется только после окончания отсчета tj, когда на выходе элемента задержки 41 появляется разрешающая единица. В момент tg t + fjтриггер 38 опрокидывается, на его инверсном выходе появляется нуль. Па силовой ключ 4 подается пололдательный потенциал; Отработка команд на выключение в момент t/,.,

элементов задержки 41. iLcnn в мо- времени ЦС.(t,, + «С;) на выходе включение-в момент произво- ДИТСЯ без а.адержки, так как время включенного состояния сшювого клю- больше.выдержки|ц, а время вы-

ключенного больше. C j. Если в момент времени tx4(t,i+{) на вход узла

- Ц

элементов задержки 41. iLcnn в мо- времени ЦС.(t,, + «С;) на выходе включение-в момент произво- ДИТСЯ без а.адержки, так как время включенного состояния сшювого клю- больше.выдержки|ц, а время вы-

ограничения минимальной длительности импульсов 32 будет подана команда на выключение силового ключа 4 (нуль на выходе узла гальванической развязки 21), она будет отработана по окон- отсчета в момент времени iS инверсном выходе триггера 38 поя зится единица, на силовой ключ 4 будет подан отрицательный за- пиршощий потенциал.

Таким образом, если длительность паузы (управляющего сигнала) на входе узла ограничения минимальной длительности импульсов меньше вьщержки времени Сз(€ )., силовой ключ не может включаться (выключаться) раньше,чем окончится . отсчет выдержки. ). Однако, если длительность выключенного состояния силового ключа больше , а включенного .- больше , команды включение и выключение отрабатываются без задержек. Выдержки времени Tj и ограничивают максимальную частоту

коммутации: f,C лГ;-,7 4 - М

Таким образом, в предложенном электроприводе отсутствуют сквозные токи через силовые ключи, повьшхается надежность работы силовых ключей, по - вьшается коэффициент использования силового источника питания за счет переменной частоты коммутации, максимальное значение которой ограничивается, осуществляется аварийная защита блоков гправления силовыми ключами. Кроме того, повышается ст во регулирования за счет отсутствия люфта по .сигналу задания тока и снижения запаздывания отработки этого

сигнала при больших скоростях его изменения.

Формула изобретения

30

дами, два компаратора уровня, входы которых соединены между собой, четыре цепи из последовательно соединенных двухвходового узла гальванической развязки и блока управления силовым КЛ20ЧОМ, содержащего формирователь вухполярных импульсов и подключенного к входу соотвествующего силового ключа, первый и второй, элементы задержки, выходы которых подключе- 25 ны к вторым входам соответственно третьего и четвертого узлов гальванической развязки, отличающий- ся тем, что, с целью повьшения наежности и качества регулирования, в него введены два трехвходовых логических узла с двумя выходами, а в каждый блок управления силовым ключом дополнительно введены узел защиты и узел ограничения минимальной длительности импульсов, вход которого подключен к входной клемме, а выход через последовательно соединенные ормирователь двухполярных импульсов и узел зарщты - к выходной клемме блока управления силовым ключом, первые входы первого и второго узлов гальванической-развязки подключены соответственно к прямому и инверсноу выходам первого логического узла, а первые входы третьего и четвертого узлов гальванической развязки подклю ены соответственно к прямому и ин ерсному выходам второго логического уз.ла, третий вход которого подключен

35

40

45

0

0

5

5

0

5

к первому входу первого логического узла и прямому выходу первого детектора нуля, вход которого подключен к входам кампараторов уровня и к выходу элемента сравнения, первый вход которого подключен к входу второго детектора нуля, прямой выход которого через первый элемент задержки, а инверсный, выход через второй элемент задержки подключены к вторым входам . соответственно второго и первого узлов гальванической развязки, выходы первого и второго компараторов уровня подключены к вторым входам соотвест- венно первого и второго логических узлов,. свободные входы которых подключены к инверсному выходу первого детектора нуля, причем каждый из логических узлов содержит S-R-триггер, последовательно соединенные элемент задержки и элемент И, выход которого подключен к R - входу SR-триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к.одноименным выходным клеммам логического узла, S-вход SR- триггера, свободный вход элемента И и вход элемента задержки подключены соответственно к первой, второй и третьей входным клеммам логического

узла,

I . .

I3{zo;

0в /

0L.

55

ВХ

3

7

Jius.l

r--0

J7

flwx

ФУ3.2

Я

R

-0

J2

Фие.З

%/Ш

дж зт-Ли.

Г |« М

ФигА