Линейный электропривод возвратно-поступательного движения Советский патент 1990 года по МПК H02P7/62 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению возвратно-посту- пательным движением линейных электродвигателей, в частности линейных мотор-подшипников.

Целью изобретения является повышение точности позиционирования линейного электропривода возвратно-поступательного движения путем увеличения количества импульсов, соответствующих одному периоду трехфазной сети.

На фиг. 1 представлена схема линейного электропривода возвратно-поступательного движения; на фиг. 2 - временные диаграммы трехфазного детектора пересечений нуля и трехфазного двухполупериод- ного детектора максимумов напряжения.

Электропривод содержит трехфазный линейный электродвигатель 1 с массивным реактивным подвижным элементом 2, силовые ключи прямого 3 и 4 и обратного 5 и 6 перемещений, управляющий D-триггер 7, кодовый задатчик 8 длины перемещения, двоичный вычитающий счетчик 9 с выходным дешифратором нулевого состояния, одновибратор 10, двухвходовую логическую схему ИЛИ 11, элемент 12 начальной установки с датчиком 13 начального положения, трехфазный детектор 14 пересечений нуля, трехфазный двухполупериодный детектор

15максимумов напряжения, дополнительную двухвходовую логическую схему ИЛИ

16и зажимы фаз сети ABC. К прямому 17 и инверсному 18 выходам О-триггера 7 подключены управляющие входы силовых ключей 3-6, включенные между трехфазным линейным электродвигателем 1 и зажимами фаз сети ABC. Информационные входы 19 двоичного вычитающего счетчика 9 соединены с соответствующими разрядными выходами кодового задатчика 8 длины перемещения. Выход 20 дешифратора нулевого состояния двоичного вычитающего счетчика 9 соединен с входом однрвибратора 10, выход 21 которого соединен с тактовым С-входом D-триггера 7 и первым входом схемы ИЛИ 11, выходом 22 соединяют с входом разрешения записи счетчика 9.

Первый 23 выход элемента начальной установки 12 соединен с установочным R-BXO- дом D-триггера 7. Второй выход 24 элемента 12 начальной установки соединен с установочным R-входом счетчика 9, а третий выход

25 - с установочным S-входом R-триггера 7 и вторым входом двухвходоБой логической схемы ИЛИ 11. Выход 26 схемы ИЛИ 16 подключен к счетному С-входу счетчика 9, а входы 27 и 28 подключены к выходам детектора 14 пересечения нуля и механизмов 15 напряжения, входы 29-41 которых соединены с зажимами фаз сети ABC.

Трехфазный детектор 14 пересечений

нуля содержит первый транзисторный опт- рон 42, диодный излучатель которого включен в диагональ моста, построенного на диодах 43-46 и через первый резистор 47 подключенного к фазам А и В трехфазной

сети, второй транзисторный оптрон 48, диодный излучатель которого включен в диагональ моста, построенного на диодах 49-52 и через второй резистор 53 подключенного к фазам В и С трехфазной сети, и

третий транзисторный оптрон 54, диодный излучатель которого включен в диагональ моста, построенного на диодах 55-58 и через резистор 59 подключенного к фазам А и С трехфазной сети. Фототранзистор первого оптрона 42 коллектором, являющимся выходом трехфазного детектора пересечений нуля, через резистор 60 подключен к первому выводу (+Е) дополнительного источника питания, а эмиттером соединен с коллектором фототранзистора второго оптрона 48, эмиттером соединенного с коллектором фо-. тотранзистора третьего оптрона 54, .эмиттер которого соединен с вторым выводом дополнительного источника питания.

Трехфазный двухполупериодный детектор 15 максимумов напряжения, содержит четвертый транзисторный оптрон 61, диодный излучатель которого анодом через резистор 62 соединен с объединенными в общую точку катодами диодов 63-65, анодами подключенных к фазам А, В, С сети, а катодом подключен к искусственной нулевой точке, образованной резисторами 66- 68, пятый транзисторный оптрон 69, диодный излучатель которого анодом подключен к искусственной нулевой точке, а катодом через резистор 70 соединен с объединенными в общую точку анодами диодов 71-73, катоды которых подключены к фазам А, В, С сети, причем коллекторы фототранзисторов четвертого 61 и пятого 69 оптро- нов соединены между собой и подключены к первому выводу (+Е) дополнительного источника питания, а их эмиттеры, объединенные в общую точку, являющуюся выходом детектора 15 максимумов напряжения, через резистор 74 соединены с вторым выводом дополнительного источника питания. Блок 12 начальной установки содержит формирователь 75 импульса включения с прямым выходом, являющимся первым выходом 23 блока 12 и инверсным выходом, соединенным с входом второго одновибра- тора 76, третью двухвходовую логическую схему ИЛИ 77, выход которой является вторым выходом 24 блока 12, а первый вход соединен с прямым выходом формирователя 75, датчик 13 начального положения подвижной реактивной части линейного электродвигателя с импульсным выходом 78, соединенным с вторым выходом третьей двухвходовой логической схемы ИЛИ 77, и потенциальным выходом 79, соединенным с первым входом двухвходовой логической схемы И 80, второй вход которого соединен с выходом второго одновибратора 76, а выход является третьим выходом 25 блока 12.

Электропривод работает следующим образом.

При включении питания подвижный реактивный элемент может занимать произвольное положение относительно неподвижного индуктора. Формирователь 75 (фиг. 1) при включении питания вырабатывает на своем прямом выходе импульс положительной полярности, поступающий через выход 23 блока начальной установки 12 на R-вход D-триггера 7 и устанавливающий его в нулевое состояние. При этом на инверсном выходе D-триггера 7 появляется уровень логической 1, включающий силовые ключи 5 и 6, обеспечивающие движение магнитной волны и реактивного подвижного элемента в сторону датчика 13 начального положения (обратное перемещение).

При наличии напряжения между фазами А, В, С трехфазной сети к диодным излучателям оптронов 42, 48 и 54, включенным в диагонали соответствующих диодных мостов, приложено напряжение, удерживающее их в излучающем состоянии. При этом фототранзисторы оптронов 42, 68 и 54 насы0 щены и на выходе трехфазного детектора пересечения нуля (на коллекторе фототранзистора оптрона 42) находится нулевой потенциал. При переходе напряжения между какими-либо двумя фазами через ноль ста5 новится нулевым падение напряжения на соответствующем диодном излучателе оптрона (42, 48 и 54), прекращается его излучение и запирается соответствующий фототранзистор оптрона, что приводит к по0 явлению уровня высокого напряжения на коллекторе фототранзистора оптрона 42 и на выходе трехфазного детектора 14 пересечения нуля. На протяжении одного периода трехфазной сети каждое фазное

5 напряжение переходит через ноль дважды, вследствие чего на выходе трехфазного детектора 14 за один период трехфазной сети появляется 6 импульсов, причем каждый последующий импупьс сдвинут по фазе отно0 сительно предыдущего на 60° (фиг. 26).

В схеме трехфазного двухполупериод- ного детектора 15 максимумов амплитудных значений напряжения, образующие искусственную нулевую точку, резисторы 66, 67 и

5 68 и резисторы 62 и 70 нагрузки выбраны так, что падение напряжения на диодных излучателях оптоонов 61 и 69 превышает пороговое значение зажигания только при максимальных значениях фазных напряже0 НИИ. При этом диодный излучатель оптрона 61 .излучает при максимумах амплитудных значений напряжения положительных полуволн каждой из трех фаз, а диодный излучатель оптрона 69 - при максимумах

5 амплитудных значений отрицательных полуволн каждой из трех фаз. При неизлучающем состоянии диодных излучателей оптронов 61 и 69 соответствующие им фототранзисторы оптронов заперты, на их эмит0 терах (и на выходе детектора 15) находится нулевой уровень напряжения (уровень логического О). При излучении одного из диодных излучателей оптронов 61 и 69 соответствующий фототранзистор насыща5 ется, на его эмиттере (и на выходе детектора 15) появляется уровень высокого напряжения. Поскольку на протяжении одного периода трехфазной сети каждое фазное напряжение имеет один максимум амплитудного значения положительной полуволныиодин максимум амплитудного значения отрицательной полуволны, на выходе детектора 15 за один период трехфазной сети появляется б импульсов положительной полярности, причем каждый последующий сдвинут по фазе относительно предыдущего на 60°, а вся серия импульсов сдвинута по фазе относительно серии выходных импульсов детектора 14 на 30° (фиг. 2в),

Выходные импульсы детекторов 14 и 15 поступают на входы двухвходовой логической схемы ИЛИ 16, с выхода которой на счетный С-вход двоичного вычитающего счетчика 9 за один период трехфазной сети поступает 12 импульсов, причем каждый по- следующий сдвинут по фазе на 30° относительно предыдущего (фиг. 2г). Счетчик 9, установленный в нулевое состояние по своему R-входу элементом 75 начального нулевого сброса через логическую схему ИЛИ 77, при движении реактивного элемента линейного двигателя отсчитывает определенное количество импульсов, но через нулевое состояние не переходит, так как емкость счетчика соответствует максимальной дли- не перемещения. При достижении реактивным элементом датчика 13 начального положения последний вырабатывает на своем импульсном выходе 78 импульс положительной полярности, через логическую схему ИЛИ 77 воздействующий на R-вход счетчика 9 и устанавливающий его в нулевое состояние, что вызывает появление уровня логической 1 на выходе 20 дешифратора нулевого состояния и запуск первого одно- вибратора 10, выходной импульс которого, поступая через логическую схему ИЛИ 11 на вход RE разрешения записи информации счетчика 9, обеспечивает запись по информационным D-входам а счетчик 9 двоичного числа, соответствующего запрограммированному задатчиком 8 количеству импульсов, определяющих заданную длину перемещения реактивного элемента. Одновременно импульс одновибратора 10, воз- действуя на тактовый С-вход D-триггера 7, переводит его в единичное состояние, что приводит к отключению силовых ключей 5 и 6 и включению силовых ключей 3 и 4, вызывающих движение реактивного элемента в сторону удаления отдатчика 13 (прямое перемещение). Отсчитав заданное количество импульсов, соответствующее записанному в счетчик двоичному числу и заданной длине прямого перемещения, вычитающий двоич- ный счетчик 9 устанавливается в нулевое состояние, на выходе одновибратора 10 появляется импульс, меняющий состояние D- триггера 7 записывающий в счетчик 9 новую информацию, формируемую задатчиком 8.

Изобретение обеспечивает управление возвратно-поступательным движением линейного электропривода и, в частности, линейного мотор-подшипника, регулирование длины перемещения подвижного реактивного элемента в процессе работы и высокую точность позиционирования линейного электропривода.

Формула изобретения Линейный электропривод возвратно- поступательного движения, содержащий трехфазный линейный электродвигатель с массивным реактивным подвижным элементом, силовые ключи прямого и обратного перемещений, включенные между трехфазным линейным электродвигателем и зажимами для подключения фаз сети, управляющий D-триггер, к прямому и инверсному выходам которого подключены управляющие входы силовых ключей прямого и обратного перемещений соответственно, кодовый задатчик длины перемещения, двоичный вычитающий счетчик с выходным дешифратором нулевого состояния, информационные D-входы которого соединены с соответствующими разрядными выходами кодового задатчика длины перемещения, а выход дешифратора нулевого состояния ср- единен с входом одновибратора, выход которого соединен с тактовым С-входом управляющего D-триггера и первым входом двухвходовой логической схемы ИЛИ, выходом соединенной с входом разрешения записи информации двоичного вычитающего счетчика, элемент начальной установки, содержащий датчик начального положения реактивного подвижного элемента и соединенный первым выходом с установочным R-входом управляющего D-триггера, вторым выходом - с установочным R-.входом двоичного вычитающего счетчика, а третьим выходом - с установочным S-входом управляющего D-триггера и вторым входом двухвходовой логической схемы ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью повышений точности позиционирования путем увеличения количества импульсов, соответствующих одному периоду трехфазной сети, в него введены трехфазный детектор пересечений нуля, трехфазный двухполупериод- ный детектор максимумов напряжения и дополнительная двухвходовая логическая схема ИЛИ, выход которой подключен к счетному С-входу двоичного вычитающего счетчика, а входы подключены соответственно к выходам детекторов пересечений нуля и максимумов напряжения, входы которых соединены с зажимами для подключения фаз сети.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению возвратно-поступательным движением линейных электродвигателей, в частности линейных мотор-подшипников. Цель - повышение точности позиционирования путем увеличения количества импульсов, соответствующих одному периоду трехфазной сети. Электропривод содержит трехфазный линейный электродвигатель с массивным реактивным подвижным элементом, силовые ключи прямого и обратного перемещений, управляющий Д - триггер, кодовый задатчик длины перемещения, двоичный вычитающий счетчик с выходным дешифратором нулевого состояния, одновибратор 10, двухвходовую логическую схему ИЛИ 11, элемент начальной установки с датчиком начального положения, трехфазный детектор пересечений нуля, трехфазный двухполупериодный детектор максимум напряжения, дополнительную двухвходовую логическую схему ИЛИ и зажимы для подключения фаз сети АВС. Данное устройство обеспечивает управление возвратно-поступательным движением линейного электропривода. 1 ил.