Полунатурный стенд для испытаний вентильного электродвигателя Советский патент 1990 года по МПК H02P6/00 G05B23/02 

ел

со о

СП

чинами положения ротора, 1 задающими входами, соединенными с коммутаторами , и с выходной характеристикой у:

4-«

- k (а0, а,а„., )х ,

где а0, а,ап, - логические

состояния сигнала соответственно на 1-м, 2-м, ..., n-м информационных входах; хК - логическое состояние Сигнала на i-м задающем входе j-ro функционального преобразователя; j е р,2, ..., k - индекс, определяемый 1 возможными для данного типа вентильного электродвигателя двоичными комбинациями сигналов а0,

ai а n-i i к ао а an-i логическое произведение сигналов а0, ai ац-( соответствующих разрядам двоичного числа, определяемого индексом k. Стенд позволяет воспроизводить аварийные режимы, обусловленные отказами элементов дискретной части вентильного электродвигателя без демонтажа его дорогостоящих узлов, 1 з .п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения и аварийного режима. Полунатурный стенд для испытаний вентильного электродвигателя, выполненного на базе электромеханического преобразователя с преобразователем частоты с L ключами и датчиком положения ротора с N выходами, содержит блок 4 задания режима работы, связанный с управляющими входами L ключей преобразователя частоты 2 через блок 6 формирования сигналов управления, L² коммутаторов 7 и L функциональных преобразователей 8, каждый из которых выполнен с N информационными входами, связанными с датчиками положения ротора, L задающими входами, соединенными с коммутаторами, и с выходной характеристикой Y_J=ΣF_IK(A₀,A₁,...,A_N-1)X_IJ, где A₀,A₁,...,а_N-1 - логическое состояние сигнала соответственно на 1,2,...,N-м информационном входе

X_IJ - логическое состояние сигнала на I - м задающем входе J - го функционального преобразователя

J*98э{ 1,2,..., L

K - индекс, определяемый L возможными для данного типа вентильного электродвигателя двоичными комбинациями сигналов A₀, A₁,...,A_N-1

F_IK(A₀,A₁,...,A_N-1) - логическое произведение сигналов A₀,A₁,...,A_N-1, соответствующих разрядам двоичного числа, определяемого индексом R. Стенд позволяет воспроиз

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано для испытаний вентильного электродвигателя и его узлов без конструктивных Изменений в различных режимах работы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем воспроизведения и аварийных режимов работы.

.На фиг.1 представлена блок-схема по лунатурного стенда для испытания вен- тильного электродвигателя; на фиг.2- Схема подключения преобразователя кода; на фиг.З функциональная схема полунатурного стенда для испытаний йентильного электродвигателя, выпол- ненного с трехфазной обмоткой якоря, Двухполупериодным преобразователем частоты с 1 6 и датчиком положения ротора с п 3; на фиг.4 - структурная схема полунатурного стенда для испытаний вентильного электродвигателя, выполненного с шестифазной обмоткой якоря, однополупериодным преобразователем частоты с 1 6 и датчиком положения ротора с п 6; на фиг.5 таблица программирования для постоянного запоминающего устройства полунатурного стенда фиг.k; на фиг.6- принципиальная схема первого варианта выполнения функционального преоб- разователя для .полунатурного стенда по фиг. на фиг.7 функциональная схема второго варианта выполнения функционального преобразователя для полунатурного стенда по фигЛ| на фиг.8 - диаграммы напряжений в узлах функциональной схемы по фиг.З при режиме обрыва в цепи ключа; на фиг.9 - таблица состояния сигналов х на за5

0

0 35 40 45 50 „

дающих входах функциональных преобразователей в режиме обрыва в цепи ключа; на фиг.10 - диаграммы напряжений в узлах схем по фиг.k и 6 (или 7) в режиме обрыва а выходной цепи датчика положения ротора(р на фиг. 11 - таблица состояния сигналов Х;- на задающих входах функциональных преобразователей по фиг.6 и 7 в режиме обрыва в выходной цепи датчика положения ротора.

Полунатурный стенд для испытаний вентильного электродвигателя, состоящего из электромеханического преобразователя 1, преобразователя 2 частоты с 1 ключами и датчика 3 положения ротора с п выходами, содержит блок Ц задания режима работы, выход которого подключен к управляющему входу 5 блока 6 формирования сигналов управления, информационные входы которого подсоединены к выходам датчика 3 положения ротора, а выходы связаны с управляющими входами ключей преобразователя 2 частоты, I2 коммутаторов функциональных преобразователей 8, каждый из которых выполнен с п информационными входами, связанными с датчиком 3 положения ротора, 1 задающими входами, соединенными с коммутаторами, каждый функциональный преобразователь 8 выполнен с выходной характеристикой

6 -k

yj 51 f к(ао а ah-, xij i t

где а0, а,, ..., ап - логические состояния сигнала соответственно на 1-мг 2-м, .,,, n-м информационных входах;

о d f d n-1

) - логическое

a

x | - логическое состояние сигнала на задающем входе функционального преобразователя; j € Г,

-

k - индекс, определяемый 1 возможными для данного типа вентильного электродвигателя двоичными комбинациями сигналов а

t k ао а 1 а n-i произведение сигналов а„, л,, ...,

а,, соответствующих разрядам двоичного числа, определяемого индексом k, причем выходы функциональных преобразователей, являющиеся выходами устройства, подключены к управляющим входам ключей преобразователя частоты.

I

Кроме того, в случае выполнения

датчика 3 положения ротора вентильного электродвигателя с числом выходов п, равным числу ключей преобразова- теля 2 частоты, устройство дополнительно может содержать (фиг.2) преобразователь 9 кода Г из б11 в двоичный, входы которого подключены к дат чику 3 положения ротора, а выходы к соответствующим информационным входам 1 функциональных преобразователей 8.

Полунатурный стенд для испытаний вентильного электродвигателя, выпол а,

,а, а4х;:

у;

+ а0а,а4х + a0a,

j + а0а,айх|.

s- + a

где а0 , а(, аг - логические состояния сигнала соответственно на АО, А1, А2 информационных входах;

х°- , ... х - логические состояния Jсигнала соответственно на XI, ,.., Хб задающих входах j-ro функционального преобразователя;k е 1, 2, ..., 6. Выходы 36-41 функциональных преобразователей 8 являются выходами устройства и подключены к управляющим входам ключей преобразователя 2 частоты.

На фиг.4 показана блок-схема полунатурного стенда для испытаний вентильного электродвигателя, выполненным с шестисекционной обмоткой якоря и однополупериодным преобразователем 2 частоты.

10

15

65006

ненного с трехфазной обмоткой якоря, двухполупериодным преобразователем 2 частоты с 1 6 и датчиком 3 положения ротора с п 3. представлен на фиг. 3.

В данном случае обмотка якоря состоит из трех фаз 10-12, собранных в звезду и подключенных к выходу преобразователя 2 частоты. Преобразователь 2 частоты выполнен с шестью (1 6). ключами 13-18, каждый из которых шунтирован встречным диодом (). Датчик 3 положения ротора выполнен с тремя (п 3) выходами . Сигналы с блока 6 формирования-сигналов управления поступают на управляющие входы ключей преобразователя 2 частоты через развязывающие диоды.

Каждый из тридцати шести (I2 36) коммутаторов 7 выполнен по последовательной схеме и содержит резистор 28 и контактор 29.

Каждый из шести функциональных

25 преобразователей 8 выполнен на мультиплексоре () и имеет три информационных входа АО, А1, А2, соединенных с выходами 25-2 датчика положения ротора соответственно, шесть

2Q задающих входов Х1-Х6, соединенных с коммутаторами 7 соответственно, и следующую выходную характеристику:

20

j

,айх|.

+ aaa,aax3j + s- + a0a«aextj

В данном случае обмотка якоря состоит из шести секций 2-kjt собранных в звезду и подключенных к выходу прео образователя 2 частоты. Преобразователь 2 частоты содержит шесть ключей 8-53 (), шесть диодов и стабилитрон 60. Датчик 3 положения ротора выполнен с шестью (п 1 6) с выходами 61-66,

Преобразователь 9 кода 1 из 6 в двоичный имеет три выхода 67-69 и выполнен в виде постоянного запоминающего устройства 70, таблица программирования которого приведена на фиг.5о По адресам, не указанным в таблице фиг.5, может быть записана любая информация.

На фиг.6 и 7 показаны схемы возможных вариантов выполнения j-ro функционального преобразователя 8 для полунатурного стенда по фиг.k. Функциональный преобразователь 8 по фиг.6 выполнен на базе мультиплексора J,

0

его вход-ы АО, А1, А2 являются соответственно 1-м, 2-м и информационными входами функционального преобразователя 8, 1-м-6-м задающим входами которого служат соответственно входы ХО-Х5 мультиплексора 71 Функциональный преобразователь 8 по фиг.7 содержит три инвертора 72-7, входы которых служат соответственно 1-м, 2-м,и информационными входами функционального преобразователя 8, шесть четырехвходовых логических элемента 4И-НЕ 75-80, выходы которых подключены к входам логического эле- мента 6И-НЕ 81, выход которого является выходом функционального преобразователя. Вход инвертора 72 подключен к объединенным первым входам логических элементов И-НЕ 75, 77 и 79,

Yj a ata2x°j + a0a,a2

+ a0a,a2x34j + a0a,

где а

о

- логические состояния

М

i

сигнала соответственно на 1-м, 2-м, информационных входах}

логические соединения сигнала соответственно на 1-м, ..,, 6-м задающих входах j-ro функционального преобразователя,

j e 1,

k е 0, 1, .... 5. При помощи коммутаторов 7 на задающие входы функциональных преобразователей 8 подаются постоянные сигналы, уровень которых соответствует требуе- мым значениям сигналов управления ключами преобразователя 2 частоты на межкоммутационных интервалах периода 21Г/р. Здесь следует отметить, что при исследовании аварийных режимов под межкоммутационным интервалом понимается угол (эл.град.), на который при работе в двигательном режиме поворачивается ротор электромеханического преобразователя 1 между двумя сосед- ними переключениями ключей. Такое понятие существенно упрощает анализ аварийных режимов, при этом в указанных режимах смена межкоммутационных интервалов не всегда ведет к пере- ключению секций. Коммутаторы 7 могут быть выполнены по любой известной схеме. При этом задание нужного алгоритма управления ключами можно также

а его вход - к объединенным первым входам логических элементов И-НЕ 76, 78 и 80. Выход инвертора 73 подключен к объединенным вторым входам логических элементов Н-НЕ 75, 76, 79 и 80, а его вход - к объединенным вторым входам элементов И-НЕ 77 и 78. Вход инвертора 7 подключен к объединенным третьим входам элементов И-НЕ 79 и 80, а его выход - к объединенным третьим входам элементов 4И-НЕ . Четвертые входы элементов 4И-НЕ являются соответственно 1-м - 6-м задающими входами функционального преобразователя. В обоих вариантах (фиг.6 и 7) функциональные преобразователи имеют следующую выходную характеристику:

Махэо

+ аг

aoai a2X6j

5

0

5

0 5 0

осуществлять с помощью шнуровой коммутации на наборном поле (аналогично набору схем в аналоговых вычислительных машинах) .

Функциональные преобразователи 8 на основании анализа совокупности сигналов, поступающих с датчика 3 положения ротора, формируют заданный исследователем алгоритм управления ключами преобразователя 2 частоты на периоде повторяемости электромагнитных процессов 21Г/р, Для этого на их задающие входы с коммутаторов подаются постоянные сигналы х ;, уровень которых соответствует требуемым значениям сигналов управления ключами преобразователя 2 частоты. На информационные входы всех функциональных преобразователей 8 заводится информация с датчика 3 положения ротора об угловом положении ротора электромеханического преобразователя 1 в двоичном коде (сигналы а0, а, ..., а (,..) При этом каждый из функциональных преобразователей 8 функционирует точно так же, как одноразрядное постоянное запоминающее устройство. С выходом каждого функционального преобразователя на j-м межкоммутационном интервале периода 2 и/р соединяется тот вход х;- , индекс которого равен двоичному числу, определяемому переменными а09 а,, . .., а„,. Например, если в вентильном электродвигателе по фиг.З сигналы а0 и а, имеют нулевой логический уровень, а сигнал а положительный логический уровень, с выходом каждого j-ro функционального преобразователя соединен вход х4; ,

k ап2 + а.21 +

аа22

О

+ 0-2

+ 1-22 k}. Функциональные преобразователи могут быть выполнены, например, на базе логических элементов, реализующих 1, на базе мультиплексоров или перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств.

На выходе преобразователя 9 кода 1 из п в двоичный (шифратора) формруется двоичное число, соответствующее наивысшему из входов, на которые подана единица. Он может быть выполнен в любом удобном виде, в том числ и на стандартных интегральных микросхемах.

Полунатурный стенд для испытаний вентильного электродвигателя, например, при исследовании характеристик вентильного электродвигателя при отказах типа Обрыв в цепи ключа работает следующим образом.

Алгоритм работы ключей при режиме, эквивалентном по влиянию на процессы в электромеханическом преобразователе 1 отказам типа Обрыв в цепи ключа И, приведен на фиг,8, На основании указанного алгоритма выбирается логический уровень сигналов X;: (фиг.9). После этого постоянные сигналы х;- с помощью коммутаторов 7 подаются на задающие входы XI, Х2, ..., Хб мультиплексоров 30-35. Например, на входы ХЗ мультиплексоров ЗО-З подаются постоянные сигналы

у 3v 3

i 32.

кого уровня, а

мультиплексора 35 сигнал х336 положительного логического уровня. Кроме того, на выход 5 блока задания режима работы подается постоянный сигнал положительного логического уровня, запрещающий прохождение каких-либо сиг- .налов с блока 6 формирования сигналов управления на управляющие входы ключей преобразователя 2 частоты. При подключении питания в процессе работы вентильного электродвигателя в аварийном режиме информация считывается параллельно с соответствующих задающих входов всех мультиплексоров с учетом направления вращения в следующей последовательности: Х5 Х1-ХЗ для одного направления вращения, и Х2-ХЗ-Х1-Х -ХЗ-Х5 Х2 - для другого.

Ъ5 нулевого логичес- на аналогичный вход

10

0

.,.

,„ 5

5

5

0

5

0

Аналогично могут быть воспроизведены процессы в электромеханическом преобразователе 1 и при других аварийных режимах, возникающих при отказах элементов преобразователя 2 частоты, датчика 3 положения ротооа и блока управления, а также при некоторых других алгоритмах управления. В частности, пои алгоритме управления, позволяющем при отказах типа Обрыв в цепи ключа преобразователя частоты сохранить двигательный режим в течение всего периода .

Полунатурный стенд для испытаний вентильного электродвигателя с шести- фазной обмоткой якоря и однополупери- одным преобразователем 2 частоты (фиг. и 6) при воспроизведении аварийного режима, возникающего при обрыве Е выходной цепи 62 датчика 3 положения ротора, работает следующим образом.

При обрыве в выходной цепи 62 датчика 3 положения ротора сигнал управления на ключ 9 не поступает, при этом остальные ключи 48, 50-53 работают по алгоритму нормального режима.

Таблица состояния сигналов х : для такого режима приведена на фиг..11.

Задание необходимого уровня- сигналов х- осуществляется при помощи коммутаторов 7. Сигналы об угловом положении ротора на информационные входы функциональных преобразователей 8 поступают в двоичном коде с преобразователя 9 кода, Лиаграммы напряжений Е узлах функциональных схем фиг.„ 6 (или 7) поясняют его работу. Принцип работы устройства аналогичен описанным.

Следовательно, общий путь воспроизведения аварийных режимов вентильного электродвигателя, возникающих при отказах элементов преобразователя 2 частоты, датчика 3 положения ротора и его системы управления, при помощи предлагаемого полунатурного стенда следующий.

Необходимо зафиксировать вид отказа элемента и его проявление. Затем построить диаграмму работы ключей преобразователя 2 частоты при данном виде отказов или выявить алгоритм управления ключами, эквивалентный по своему влиянию на процессы в электромеханическом преобразователе 1 соответствующему отказу элемента. Далее по диаграмме следует выявить эквивалентные значения сигналов х1:. на задающих входах функциональных преобразователей 8. После этого установить при помощи коммутаторов 7 требуемые значения сигналов х и производить исследования.

Таким образом, полунатурный стенд для испытаний вентильного электродви- гателя позволяет воспроизводить процессы в электромеханическом преобразователе вентильного электродвигателя при отказах элементов его преобразователя частоты, датчика положения ро- тора и системы управления, а также другие интересующие режимы с периодом повторяемости электромагнитных процессов Zfr/p, в результате расширяются функциональные возможности за счет воспроизведения также аварийных режимов работы.

Формула изобретения

диненными с коммутаторами, с выходной характеристикой

е

У

1

где а„, а,

Q 5 п

5

5

0

0

45

а п, - логические состояния сигнала соответст-- венно на 1-м, 2-м,... n-м информационных входах ,

х .. - логическое состояние сигнала на i-м задающем входе j-ro функционального преобразователя;j е (1, 2, ..., l};

k - индекс, определяемый 1 возможными для данного типа вентильного электродвигателя двоичными комбинациями сигналов а0,

аО а h-l

f ;k(aot а,, ,. ., а „, ) - логическое

произведение сигналов ао а 9 t a f,., , соответствующих разрядам двоичного числа, определяемого индексом k;

выходы функциональных преобразователей образуют выходы устройства для подключения к управляющим входам ключей преобразователя частоты.

На управляющие Входы ключей лреобразобателя

частоты

на информационные бходы I функциональных преобразователей

Фиг. 2.

II

л §

§

,л 41

II II §

48 49 50 57 52 Д1

55

4г з У Уг/5 у40

%52А

67 вв 163

На инсрормационные На управд&ющие Входы 8ходы функциональный ff/w/ег/ 48-53 / ре&фа,- преойразователеузобатем частот/

фиё.Ц

57

55

-

№

®§

,6S

66

IS

Ч -{

Dhoiux poxg nntnoufi/gDoufi он

S znu

I

9 МШ

DQOHf) KlfdU/

-Dgocodgoddu иоротдх

ыос/ош -ошйныох у

Фиг. 8

Фиг. 10