Электропривод постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H02P5/06 H02M7/538 

Ё

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока с широким диапазоном регулирования скорости. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона регулирования в сторону малых скоростей. В электроприводе путем введения двух преобразователей напряжение - длительность импульсов, выходной сигнал которых зависит от величины тока нагрузки электродвигателя, протекающего в соответствующих стойках мостового транзисторного усилителя мощности, осуществляется введение регулируемой бестоковой паузы. Кроме защиты транзисторного усилителя от сквозных токов указанные меры существенно сказываются на улучшении динамических характеристик электропривода. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах постоянного тока с широким диапазоном регулирования скорости.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона регулирования в сторону малых скоростей.

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - временные диаграммы работы электропривода.

Электропривод содержит электродвигатель 1, подключенный якорной обмоткой к одной диагонали мостового транзисторного усилителя 2 мощности, другой диагональю соединенного с источником 3 питания. Два датчика 4 и 5 тока включены в стойки усилителя 2 мощности. Выходы датчиков 4 и 5 тока соединены с входами дифференциального усилителя 6, вход которого подключен к первому входу компаратора 7, вторым входом соединенного с выходом задатчика 8 уровня ограничения тока. Выход компаратора 7 подключен к управляющим входам четырех электронных ключей 9-12, выходы которых соединены с управляющими входами усилителя .2 мощности. Кроме того, электропривод содержит схему 13 управления мостовым транзисторным усилителем 2 мощности, выход которой соединен с первым входом первого логического элемента И-НЕ 14 и тактовым входом первого преобразователя 15 напряжение -длительность импульсов, а через первый инвертор 16 - с тактовым входом второго преобразователя 17 напряжение - длительность импульсов и первым входом второго логического элемента И-НЕ 18. Вторые входы логических элементов И-НЕ 14 и 18 подключены к выходам соответственно преобразователей 17 и 15 напряжение - длительность импульсов. Выход первого логического элемента И-НЕ 14 через второй

сл

00

о сл

ь

инвертор 19 соединен с входами второго 10 и третьего 11 электронных ключей. Выход второго логического элемента И-НЕ 18 через третий инвертор 20 соединен с входами первого 9 и четвертого 12 электронных ключей, Выход дифференциального усилителя 6 через прецизионный выпрямитель 21 подключен к первому входу сумматора 22, второй вход которого соединен с выходом задатчика 23 начальной длительности бестоковой паузы, а выход подключен к управляющим входам преобразователей 15 и напряжение - длительность импульсов,

Электропривод работает следующим образом.

При нормальной работе электродвигателя 1 ток от источника 3 питания протекает через транзисторы усилителя 2 мощности, электродвигатель 1 и датчики 4 или 5. Напряжение, пропорциональное току якоря электродвигателя 1, снимается дифференциальным усилителем б с датчиков 4 5 тока и подается на компаратор с регулируемым порогом срабатывания задатчиком 8 уровня ограничения тока. С компаратора 7 релейный сигнал поступает на управляю-, щие входы электронных ключей 9-12, которые управляют прохождением сигнала управления на силовые транзисторные ключи 24-27 усилителя 2 мощности.

При коротком замыкании в цепи якоря электродвигателя 1 напряжение, снимаемое дифференциальным усилителем 6 с дат- чиков 4 и 5 тока, превышает порог срабатывания компаратора, настроенного на величину, меньшую аварийного тока. Компаратор 7 срабатывает и выдает сигнал на закрытие электронных ключей 9-12. которые в свою очередь снимают управляющий сигнал с силовых транзисторных ключей усилителя 2 мощности. в результате чего аварийный ток резко уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения с дифференциального усилителя 6. Компаратор 7 возвращается в исходное состояние, снимая сигнал закрытия с электронных ключей 9-12. В результате этого в замкнутом контуре, образованном источником 3 питания, силовыми транзисторными ключами усилителя 2 мощности, электродвигателем 1 и датчиками 4 и 5 тока, происходит автоколебательный процесс ограничения аварийного тока усилителя 2 мощности на уровне. заданном задатчиком 8 уровня ограничения тока.

Защита силовых транзисторных ключей усилителя 2 мощности от сквозных токов осуществляется следующим образом.

Для устранения сквозных токов осуществляется задержка включения силовых транзисторных ключей, стоящих в одной стойке усилителя 2 мощности. Выходной

сигнал схемы 13 управления усилителем 2 мощности (фиг. 2а) поступает на тактовый вход преобразователя 15 нэп ряжение-длительность импульсов, а через инвертор 16 (фиг. 2, 6} - на тактовый вход преобразова0 теля 17 напряжение-длительность импульсов. Преобразоватьш 15 и 17 по спаду входных тактовых импульсов формируют узкие отрицательные импульсы (фиг. 2в, г), длительность которых зависит от напряже5 ния на их управляющих входах. Это напряжение формируется сумматором 22.. на первый вход которого подается напряжение, пропорциональное току электродвигателя 1, с дифференциального усилителя 6

0 через прецизионный выпрямитель 21, на второй вход - напряжение с задатчика 23 начальной длительности бестокозой паузы. Начальная длительность импульсов с выхода преобразователей 15 и 17 напряжение 5 длительность импульсов задается задатчиком 23 при номинальном токе через электродвигатель 1 и равна времени выключения транзисторных ключей при данном токе через ключ. С ростом тока через электродви0 гатель 1 растет ток, протекающий через силовые транзисторные ключи, а следовательно, растет время включения силовых транзисторов. Пропорционально росту тока увеличивается напряжение с выхода диффе5 реициального усилителя 6 и через прецизионный выпрямитель 21, который необходим для превращения двухполярно- го сигнала в однополярный сигнал, поступает на первый вход сумматора 22, где

0 суммируется с напряжением начальной уставки длительности импульсов. Напряжение с выхода сумматора 22 опоеделяет величину длительности импульсов, в ырэба- тывзмых преобразователями 15 м 17 напря5 женив - длительность импульсов, выходы которых соединены с одним из входов логических элементов И-НЕ 14, 18, на вторые входы которых приходит прямой (фиг. 2, а) и инвертиробанный (фиг. 2, б) тактовые сигна0 лы.

На выходах логических элементов 14 и 18 получается уменьшенный на величину импульса, вырабатываемого преобразователями 15 и 17, тактовый сигнал (фиг. 2д, е).

5 Эти сигналы после прохождения через инверторы 19 и 20 поступают на входы соответствующих электронных ключей 9-12 для обеспечения нормальной работы мостового усилителя 2 мощности. На фиг. 2 ж, з, и представлен сигнал, поступающий на диагонали усилителя 2 мощности. В этом сигнале присутствует бестоковзя пауза (все транзисторные силовые ключи закрыты и ток через электродвигатель 1 не течет), изменяющаяся пропорционально току в электро- двигателе 1,

Бестоковая пауза, изменяющаяся от величины тока в начале каждого тактового импульса, предохраняет силовые транзисторные ключи от появления сквоз- ных токов в стойках усилителя мощности, что существенно сказыватся на динамических характеристиках электропривода при малых входных сигналах (уменьшаются ошибки слежения, нелинейность движения из-за нелинейного характера преобразования входного сигнала на малых уровнях).

Формула изобретения Электропривод постоянного тока.со- держащий электродвигатель, подключенный якорной обмоткой к одной диагонали мостового транзисторного усилителя мощности, другой диагональю соединенного с источником питания, два датчика тока, включенных соответственно в стойки мостового транзисторного усилителя мощности, выходы датчиков тока соединены с входами дифференциального усилителя, выход которого подключен к первому входу компаратора, вторым входом соединенного с выходом задатчика уровня ограничения тока, выход компаратора подключен к управляющим входам четырех электронных ключей, выходы которых соединены с уп- равляющими входами мостового транзисторного усилителя мощности, и схему

управления мостовым транзисторным усилителем мощности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона регулирования в сторону малых скоростей, в него введены прецизионный выпрямитель, сумматор, за- датчик начальной длительности бестоковой паузы, два преобразователя напряжение- длительность импульсов, два логических элемента И-НЕ, три инвертора, выход схемы управления мостовым транзисторным усилителем мощности-соединен с первым входом первого логического элемента Й-НЕ и тактовым входом первого преобразователя напряжение - длительность импульсов, а через первый инвертор - с тактовым входом второго преобразователя напряжение - длительность импульсов и первым входом второго логического элемента И-НЕ. вторые входы первого и второго логических элементов И-НЕ подключены соответственно к выходам второго и первого преобразователей напряжение - длительность импульсов, выход первого логического элемента И-НЕ через второй инвертор, соединен с входами второго и третьего электронных ключей, выход второго логического элемента И-НЕ через третий инвертор соединен с входами первого и четвертого электронных ключей, выход дифференциального усилителя через прецизионный выпрямитель подключен к первому входу сумматора, вторым входом соединенного с выходом задатчика начальной длительности бестоковой паузы, а выходом - с управляющими входами преобразователей напряжение - длительность импульсов.

О

ПОЕПшеяювакяшф -II

О

о

00а2

-See

-И

-ЗВи