Устройство для управления вентильным электродвигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P6/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах рулевых машин летательных аппаратов, в следящих системах для управления частотой вращения, направлением вращения и торможением с фиксацией вала электродвигателя.

Цель изобретения - повышение быстродействия путем более эффективно- го торможения при снятии управляющего сигнала.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для управления вентильным электродвигателем; на фиг. 2 - диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство для управления вентильным электродвигателем содержит широт- но-импульсный модулятор 1,выход ко- торого соединен с первым входом четы- рехвходового логического блока 2 управления, а его выход - с входом силового коммутатора 3, выход которого подключен к якорной обмотке синхрон- ной машины 4. Устройство содержит также датчик 5 положения ротора синхронной машины,выход которого соединен с вторым входом логического блока 2 управления. Входом устройства для уп- равления вентильным электродвигателем является обцая точка двух последовательно соединенных диодов 6 и 7. Анод диода 6 соединен с входом компаратора 8 отрицательных сигналов, а катод дио да 7 - с входом компаратора 9 положительных сигналов н первым входом сумматора 10, выход которого подключен к входу широтно-импульсного модулятора 1. Выходы компараторов 8,9 подключены к третьему и четвертому входам логического блока 2 управления и с входами логического элемента ИЛИ- НЕ 11 соответственно.

Устройство снабжено также инверто- ром 12, ждущим мультивибратором 13 и двумя двухвходовыми элементами И 14, 15. Ждущий мультивибратор выполнен на двухтактном D-триггере 16. Вход ждущего мультивибратора соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 11, прямой выход соединен с первым входом элемента И 14, а инверсный выход - с первым входом элемента И 15. Вторые входы элементов И 14, 15 соединены с выходом элемента ИЛИ-НЕ 11. Вход инвертора подключен к входу компаратора 8, а выход - к второму входу сумматора 10.

5

0 5 о 5 0

$

0

Дых

5

Устройство работает следующим образом.

При наличии на входе устройства положительного сигнала управления ток протекает через второй диода 7. При этом появляется положительный сигнал на входе компаратора 9 и на первом входе 17 сумматора 10. Наличие положительного сигнала на входе компаратора 9 приводит к его срабатыванию, на его выходе появляется сигнал U9D соответствующий 1, который подается на четвертый вход логического блока 2 управления, по которому задается правое направление вращения. При положительном сигнале на первом входе 17 сумматора 10 на его выходе появляется напряжение, пропорциональное управляющему сигналу Uu. Напряжение U1O на выходе сумматора 10 определяет коэффициент заполнения широтно-импульсного модулятора 1. Коэффициент заполнения широтно-импульсного модулятора 1 пропорционален напряжению управления Uij- (фиг. 2).

Логический блок 2 управления выдает импульсы управления ключами силового коммутатора 3, обеспечивая при наличии сигналов на выходах широтно-импульсного модулятора 1 и компаратора 9 правое направление вращения синхронной машины 4. Частота определяется коэффициентом заполнения широтно- импульсного модулятора 1.

При отрицательном сигнале управления ток протекает через диод 6. На входах компаратора 8 и инвертора 1 2 появляются отрицательные сигналы. Это приводит к срабатыванию компаратора 8, на его выходе появляется сигнал Uц, соответствующий 1 (фиг.2, t3), который подается на вход логического блока 2 управления, по которому задается левое направление вращения. Проинвертированный управляющий сигнал подается на второй вход 18 сумматора 10, обеспечивая коэффициент заполнения широтно-импульсно- го модулятора 1, пропорциональный модулю сигнала управления. В этом случае при наличии сигналов на выходах широтно-импульсного модулятора 1 и компаратора 8 синхронная машина 4 вращается влево, частота вращения пропорциональна модулю сигнала управления.

Если сигнал управления (t,-t/) фиг. 2), то на выходах компараторов

51

8, 9 и, следовательно, на третьем и четвертом входах логического блока 2 управления будут О ( ). В этом случае по сигналам логическо- го блока 2 синхронная машина 4 переводится в тормозной режим, в котором на входах элемента ИЛИ-НЕ 11 появляются О, а на его выходе - 1. По переднему фронту этого сиг- нала U,( срабатывает ждущий мультивибратор 13, т.е. на его прямом выходе появляется 1, которая подается на вход элемента И 14. В результате срабатывания этого элемента () появляется 1 на третьем входе 19 сумматора 10. По третьему входу 19 сумматор 10 имеет коэффициент передачи, при котором коэффициент заполнения широтно-импульсного модулятора 1 равен единице, т.е. в процессе торможения к обмотке синхронной машины 4 прикладывается максимальное постоянное по величине 2 напряжение, и процесс торможения протекает эффективнее.

После выдержки времени, величина которой определяется постоянной времени цепи из резистора 20 и конденсатора 21, на первом выходе тригге- ра 16 вновь появляется О, а на инверсном - Г1, и синхронная машина 4 переводится в режим фиксации вала. Для более быстрого разряда конденсатора 21 параллельно резистору 20 подключен диод 22. В режиме фиксации вала (, фиг. 2) на входах элемента И 15 будут 1, поэтому и на его выходе также 1 (U,, которая подается на четвертый вход 23 сумма- тора 10) Коэффициент усиления по входу 23 сумматора 10 меньше, чем по входу 19, а поэтому коэффициент заполнения широтно-импульсного модулятора 1 и среднее напряжение на обмот- ках якоря синхронной машины 4 мень- ИР, чем в режиме торможения (U - напряжение на выходе широтно-импульсного модулятора).

Все входные сигналы подаются на инверсный вход сумматора, для чего в устройство введен инвертор. Это обес

Q 5 0 5

0 о 5

0

5

196

печивает более простую настройку коэффициента усиления сумматора. Однако главное же заключается в том, что данное устройство позволяет более эффективно тормозить синхронную машину после снятия управляющего сигнала, т.е. повысить быстродействие вентильного электродвигателя.

с

Формула изобретения

Устройство для управления вентильным электродвигателем, выполненным на базе синхронной машины, содержащее датчик положения ротора синхронной машины, последовательно соединенные между собой трехвходовый сумматор, широтно-нмпульсный модулятор, четы- рехвходовый логический блок управления, второй вход которого соединен с датчиком положения ротора, и коммутатор с выходом для подключения к якорной обмотке синхронной машины, два последовательно соединенные диода, общая точка которых является входом устройства, анод одного диода соединен с входом компаратора отрицательных сигналов, катод другого диода соединен с входом компаратора положительных сигналов и первым входом сумматора, а выходы компараторов подключены к третьим и четвертым входам логического блока управления и входам логического элемента ИЛИ-НЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия путем более эффективного торможения при снятии - управляющего сигнала, сумматор снабжен четвертым входом, введены инвертор, вход которого соединен с входом компаратора отрицательных сигналов, а выход - с вторым входом сумматора, два двухвходовых элемента И и ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, а прямой и инверсный выходы подключены соответственно к первым входам элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ-НЕ,выходы элементов И подключены соответственно к третьему и четвертому входам сумматора.

Фиг. 2.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение быстродействия путем более эффективного торможения при снятии управляющего сигнала. Для этого в IT устройстве для управления вентильным электродвигателем сумматор 10 снабжен четвертым входом и введены инвертор 16, логические элементы И 19 и ждущий мультивибратор 17. Вход последнего соединен с выходом логического элемента ИЛИ-НЕ 11, а его выходы - с первыми входами логических элементов И 18, 19, вторые входы которых подключены к выходу логического элемента ИЛИ-НЕ 11. Инвертор 16 включен между анодом диода 6 и вторым входом сумматора 10. При снятии управляющего сигнала электродвигатель автоматически переходит в тормозной режим с последующей фиксацией вала. Торможение осуществляется при постоянном напряжении на обмотках электродвигателя, а после выдержки вре- мени, определяемой мультивибратором 17, указанное напряжение снижается до нуля. 2 ил. 3 (Л 05 СД оо со Фиг./