Электропривод постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электро- технике, а именно, к импульсному регулированию частоты вращения электродвигателя постоянного тока, и может найти применение в системах автомати зироваинсл о злектропргшода быстро- действуюп5шс станков, прессов, роботов.

Целью изобретения является повы- шение КП.Ц электропривода.

На фиг, приведена блок-схема электропривода; на фиг,2 - схема логического узла; на - пример выполнения элемента задержки логйчес кого узла; на фиг..4 - диаграмма, поясняющая 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, 5, 6 и 7 и диодов 8, 9, 10 и 11 обратного моста. Датчик скорости, выполненный в виде тахогенератора 12 регулятор скорости 3 и элемент сравнения 14 соединены последовательно Второй вход элемента сравнения 14 соединен с выходом датчика тока 15 электродвигателя 1, а выход с вхо- дами детектора нуля J6 и компараторов уровня 17 и 18, Логический у.зел 19 вторым входом подключен к выходу компаратора урЪгзня 17, а первым входом .- к прямому выходу детектора ну- ля 6 ,и к третьему входу логического узла 20..Второй вход логического узла 20 подключен к выкоду ко.мпаратора

уровня 18, а первый вход - к ннверс- ному выходу детектора нуля 16 и третЬ ему входу логического узла ISj прямой выход которого подключе через узел гальванической развязки 21 н блок управления 22 к входу силового ключа 4 Инверсяый выход логического узла 19 подключен через узел гальванической развязки 23 5i блок управления 24 к входу ершового ключа 5 Узел галь- ван1гчеслсой развязки 25 . выходом ключей через блок управления 26 к входз силового ключа 6, а первым вко дом к прямому выходу логического узла 2Q, инверсный вьпсод которого подключен через узел гальванической развязки 27 и блок управления 28 к входу силового ключа 7 , Детектор нуля 29 входом подключен к выходу регулятора cKojpocTH 3j а прямь5Ы выходом - к четвертому входу логического

узла 19 и через элемент задержки 30 к вторым входам узлов гальванической развязки 23 и 25. Элемент задержки

.31 входом соединен с инверсным выходом детектора нуля 29 и с четвертым входом логического узла 20s з выходом к вторь М входам узлов гальванической развязки 21 и 27,

Логический узел 19 (20)(фиг.2) содержит последовательно соединенные элемент задержки 32 и элемент И 33,

выход которого подключен к выходу R триггера 34, прямой и ин версный выходы которого подключены к одноименным клеммам логического узла 19 (20) первая, вторая, третья и четвертая входные клеммы которого подключены соответственно к входу S триггера 34 свободному входу элемента И 33 и к основному и блокировочному вкодам элемента задержки 32. Четвертая входная клемма логического узла 19 (20) является его дополнительным входом.

Элемент задержки 32 логического узла 19 (20) может быть выполнен, например, (фиг.З) на двух элементах И- НЕ 35 и 36 и конденсаторе 37.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом.

Сигнал задания скорости U посту пает на вход оегулятооа скорости 13 (фиг.1), на другой вход которого поступает сигнал отрицательной обрат ной связи по скорости с тахогенератора 12, Пусть, например, Ug 0. Тогда выходной сигнал регулятора скорости 13 и,.. и, поступает на вход детектора нуля 29 н через элег мент сравнения 14 на входы детекто- ра нуля 16 и компараторов уровня 17 и 18 Детектор нуля 29 задает направление тока двигателя 1 в зависимости от знака напряжения регулятора скорости 13, На инверсном выходе детектора нуля 29 и на выходе элемента задержки 31 устанавяизаются логи ческие О, в результате чего блокируется Прохождение управляющий сигналов через узлы гальванической развязки 21 и 27 и блоки управления 22 и 28 к силовым ключам А и 7, Логичес кал 1 на вьссоде элемента задержки 30 появляется чере задержку ареме- ни Cf после момента появления единицы на прямом вькод® детектора ну.,ля 29в Логическая ° 1° на- выходе элемента задержки 30 разрешает .ngKjxoar.дение управляющих сигналов через уз-.

лы-гальванической развязки 23 и 25 и блоки управления 24 и 26 к силовым ключам 5 и 6. Состояние логического узла 19 (20)(фиг.2) определяется ло- гнческими о на его входах, причем пербый вход является установочным, второй - предустановочным, третий - предустаново чным с вьщержкой времени „ , а четвертый блокировочным. Эле- ю мент задержки 32 осуществляет отработку логического О с задержкой, а логической 1 без задержки при их поступлении на основной вход, если на блокировочном входе присутствует 15 логическая I. При поступлении на блокировочньй вход элемента задержки 32 логического . О происз4одит его блокировка, на его выходе - логическая 1 независимо от сигнала на ос- 20 новном входе.

Логическая 1 с прямого, а логический О с инверсного выходов детектора нуля- 29 поступают на четвертые входы соответственно первого 19 и второго 20 логических узлов, В ре-г зультате блокируется прохождение си1- налов через элемент задержки 32 BTO-JV рого логического узла 20 и разрешается прохождение сигналов через эле- 30 мент задержки 32 первого логического узла 19, На. прямом выходе первого детектора нуля 16 устанавливается логическая 1, а на инверсном - логиточник питания 2 - силовой ключ 6 двигатель 1 - силовой ключ 5 - источник питания 2. Ток двигателя I пропорциональное ему напряжение да

чика тока 15 ид начинают возрастать. Модуль .сигнала на выходе эле мента сравнения 14 уменьшается и.п достижении значения порога срабать ния (фиг,4, tjj ) переводит компарат уровня 17 в состояние с единицей н вьгходе, кЬторая не изменяет состоя ния логического узла 19..

Как только Уд.т становится равным U (фиг.4, t,)р детектор нул 16 переходит в состояние с единице на инверсном и нулем на прямом вых де, который поступает на первый и третий входы соответственно первог 19 и второго 20 логических узлов. стояние логического узла 19 изменя ся: на его прямом выходе появляетс единица, а на инверсном - ноль. Ло гический узел 20 состояния своего, изменяет, так как на его четвертом входе присутствует логический О , поступающий с инверсного выхода де тектора нуля 29, в результате элемент задержки 32 (фиг.2) логическо узла-20 оказьтается заблокированны Появление нуля на инверсном выходе логического узла I9 приводит к поя лению нуля на выходе узла гальванн

ческий О, который поступает на тре- 35 ской развязки 23, что приводит к

снятию управляющего сигнала с выход блока управления 24 силовым ключом 5, В течение времени выключения j сшювого 5 ток двигателя протий вход первого 19 и п эрвый вход втрого 20 логических узлов. Ноль на первом входе логического узла 20 переводит его в состояние с единицей на прямом выходе. Если U больше порога срабатьшания компаратора уровня 17, то на его выходе появляется логический О, который поступает на второй вход логического узла 19 и через его элемент И 33 (фиг.2) на R вход триггера 34, переводя его в состояние с единицей на инверсном вы ходео Появление единиц на первых вкодах узлов гальванической развязки 23 и 25 при -наличии разрешающих единиц н.а вторых их входах приводит к появлению единиц на их вькодах и зшравляиядих сигналов на выходах блоков управления 24 и 26 снлсзвымн ключами 5 и 6. Появление .управляющего сигнала-на силовом ключе приводит к

его азсшзчению через время tj

Пося© вгслюченкй силовых ключей 5 и 6 . образуется цепь тока двигателя 1S ис- ю а 15 20

30 А71925 .

точник питания 2 - силовой ключ 6 - двигатель 1 - силовой ключ 5 - источник питания 2. Ток двигателя I и i пропорциональное ему напряжение датчика тока 15 ид начинают возрастать. Модуль .сигнала на выходе элемента сравнения 14 уменьшается и.по достижении значения порога срабатьша- ния (фиг,4, tjj ) переводит компаратор уровня 17 в состояние с единицей на вьгходе, кЬторая не изменяет состояния логического узла 19..

Как только Уд.т становится равным U (фиг.4, t,)р детектор нуля 16 переходит в состояние с единицей на инверсном и нулем на прямом выходе, который поступает на первый и третий входы соответственно первого 19 и второго 20 логических узлов. Состояние логического узла 19 изменяется: на его прямом выходе появляется единица, а на инверсном - ноль. Логический узел 20 состояния своего, не изменяет, так как на его четвертом входе присутствует логический О , поступающий с инверсного выхода детектора нуля 29, в результате элемент задержки 32 (фиг.2) логического, узла-20 оказьтается заблокированным. Появление нуля на инверсном выходе логического узла I9 приводит к появлению нуля на выходе узла гальванн35 ской развязки 23, что приводит к

снятию управляющего сигнала с выхода блока управления 24 силовым ключом 5, В течение времени выключения j сшювого 5 ток двигателя про .

0 должает возрастать. После выключения силового ключа 5 (момент времени t

, +г;)

начинает .падать

J/ ток двигателя по цепи: двигатель 1 - диод 8 45

50

5f

силовой ключ 6 - двигатель 1 , . рость спада определяется электромагнитной , постоянной двигателя 1, В момент времени (t, ), когда ТГд ста- новится равным , детектор нуля 16 возвращается в состояние с нулем на-инверсном выходе, которьй поступает, на первый вход логического узла 20р подтверждая его состояние, и на третий вход логического узла 19 На- чинается от.счет времени элементом задержки 32 логического узла 19, по окончании которого (t) на инвер- сиом выходе логического узла. 19 по- является логическая I, что приводит к появленига управляющего сигнала на входе силового ключа 5. По истечении времени включения f силовой ключ 5 включается. С этого момента времени (t ) ток двигателя 1 начинает возрастать по цепи источник пита-. ния 2 - силовой ключ 6 - двигатель 1 - силовой ключ 5.- источник питания 2, В момент времени t U,. ста- новится равным У,. и детектор нуля 16 изменяет свое состояние. Появляется ноль на его прямом выходе. Это приводит к появлению нуля на инверсном выходе логического узла 9 и снятию управляющего сигнала с силово го ключа 5, который выключается по

истечении времени выключения с- , Ток начинает падать до момента времени tg, когда

}f стаповкгся равным и, , в результате чего изменяет сйое состояние детектор нуля 16 и начинается отсчет времени элементом задержки 32 логического узла 19. По истечении времени tg (моЫент t) 25 подается управляющий сигнал на вход силового ключа 5, который включается через время включения силового ключа

,д). Процесс коммутации

Положительный эффект изобретения- 20 состоит в том, что снижение пульсаций тока двигателя и частоты переключения силовых ключей позволяет повысить КПД электропривода.

Ф о р м у л а

изобретения

C t (момент t

Электропривод постоянного тока по авт.св. 1384170, о. т л и ч а - ю щ и и, с я тем, что, с целью повыповторяется; Таким образом, коммута- текяя КПД,каждый трехвходрвой шгиция тока двигателя 1 осуществляетсл силовым ключом 5 при постоянно включенном силовом ключе 6. Команда на выключение силового ключа 5 подается

ческий узел снабжен дополнительным входом через собственный элемеит задержки, причем прямой и ииверсный вы ходы второго детектора нуля подклюдетектором нуля 16 при превышении то- 35 чены к дополнительным входам соот- ком заданного значения и выполняется ветственно первого и второго поги- с задержкой на время выключения t j ческих узлов.

ю

471925 . . 6.

с илового ключа, Комакда на включеГНие силового ключа подается детектором

нуля 16 при спаде тока ниже заданного значения и выполняется с вьщер - кой времени С, и с задержкой на врег

мя включения

i

силового ключа.

Если напряжение на выходе регулятора скорости 13 меньше порога сра- батьшания компаратора уровня 17 . ju./ i/ ли/, то коммутащ1я тока электродвигателя 1 осуществляется аналогично описанному при неизменном состоянии компаратора уровня 17, чиная с момента лоявлейия U j, на вмг ходе регулятора скорости 13i

Положительный эффект изобретения- состоит в том, что снижение пульсаций тока двигателя и частоты переключения силовых ключей позволяет повысить КПД электропривода.

Ф о р м у л а

изобретения

Электропривод постоянного тока по авт.св. 1384170, о. т л и ч а - ю щ и и, с я тем, что, с целью повытекяя КПД,каждый трехвходрвой шгитекяя КПД,каждый трехвходрвой шгический узел снабжен дополнительным входом через собственный элемеит задержки, причем прямой и ииверсный выходы второго детектора нуля подклю

Изобретение относится к электротехнике, а именно к импульсному регулированию частоты вращения электродвигателя постоянного тока, и может быть применено в системах автоматизированного электропривода быстродействующих станков, прессов, роботов. Цель изобретения - повышение КПД электропривода. Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный к источнику питания 2. Выход элемента Сравнения 14 через логические, узлы 19, 20, узлы гальванической развязки 21, 23, 25, 27 и блоки управления 22, 24, 26, 28 соединен с силовыми ключами 4, 5, 6, 7. Каждый логический узел 19 (20) снабжен дополнительным входом через собственный элемент задержки, что позволяет повысить КПД электропривода за счет снижения уровня пульсаций тока элек- тродвигателя и уменьшения частоты переключения силовых ключей. 4 ил.

ф

Фил,1

J 0&)(од

57

0 Вы)(0д

Фиэ.З