Способ регулирования частоты вращения вентильного двигателя и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК H02P6/00 H02P6/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании широкорегулируемых электропроводов на базе вентильного двигателя постоянного тока с искусственной коммутацией.

Цель изобретения - снижение потерь при регулировании.

На фиг.1 представлено устройство для реализации способа регулирования частоты вращения вентильного-двигателя; на фиг.2 - временная диаграмма.работы устройства.

Устройство для регулирования частоты вращения вентильного двигателя содержит основной датчик 1 (фиг. 1) положения ротора

с N чувствительными элементами, -логических схем И 2 с двумя входами, первые входы которых соединены соответственно с

N первыми - чувствительными элементами

датчика 1 положения ротора, и основной N-входовый формирователь 3 импульсов управления коммутатором в цепи якорной обмотки вентильного двигателя.

Устройство содержит также дополнительный датчик 4 положения ротора с п чувствительными элементами, при этом , дополнительный N-входовой формирователь 5 импульсов, дифференцирующую цепочку б, RS-триггер 7, дополнительный

N формирователь 8 импульсов с у входами

и двумя выходами, логический элемент НЕ 9 и счетчики 10 импульсов с К входами записи, счетным входом, входами прямого и обратного счета и выходами, переноса прямого и обратного счета. N входов дополнительного формирователя 5 импульсов подключены к N чувствительным элементам основного датчика 1 положения ротора, а выход формирователя 5 импульсов - к входам логического элемента НЕ 9, дифференцирующей цепочке 6 и первому входу второго дополнительного формирователя 8 импульсов, второй вход которого соединен с выходом логической схемы НЕ 9, а третий вход - к выходу дополнительного датчика 4 положения ротора, а выходы формирователя 8 импульсов соединены с входами прямого и обратного счета счетчика 10 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепочки 6, выходы переноса прямого и обратного счета счетчика 10 соединены соответственно с входами RS- триггера, выход которого подключен к оторым входам - логических схем И 2. „ Выходы у логических схем И 2 соединены

с у первыми входами формирователя 3

N

импульсов управления, другие - входов

2о

v которого подключены к другим - чувствительным элементам датчика 1 положения ротора.

В устройстве способ регулирования ча0 стоты -вращения осуществляется следующим образом.

На каждом межкоммутационном интервале ip 2тг/тр , где т - число фаз обмоток якоря вентильного двигателя, р - число

5 пар полюсов вентильного двигателя, поочередно подключают секции обмотки якоря к источнику питания, с помощью основного датчика 1 положения ротора измеряют угловое положение ротора вентильного двигате0 ля. На выходе датчика 1 положения ротора вырабатываются импульсы айв (на фиг.2 показаны только два импульса из N) прямоугольной формы длительностью 360 2/N эл.градусов, сдвинутые относительно друг

5 друга на угол, равный 360/N эл.градусов, которые поступают на входы формирователя 5 импульсов. На выходе формирователя 5 импульсов появляются импульсы в длительностью 360/N эл.градусов, сдвинутые

0 относительно друг друга на 360/N эл.град. Эти прямые и инверсные импульсы г, полученные инвертированием прямых импульсов в на выходе элемента 9 НЕ, а также сигналы д с выхода датчика 4 положения

5 ротора поступают на входы формирователя 8 импульсов. Запись числа К, определяющего ширину импульса на выходе формирователя в счетчике 10 импульсов осуществляется в момент прихода на его

счетный вход С дифференцированных импульсов е отрицательной полярности, формируемых дифференцирующей цепочкой 6 в моменты спада прямых импульсов в.

С выхода формирователя 8 импульсов на вход обратного счетчика 10 импульсов поступают импульсы ж с дополнительного датчика положения ротора в течение прохождения инверсного импульса длительностью 360/N эя.град. Счетчик 10 импульсов начинает отсчет этих импульсов, длительностью 360/N эл.град. в обратном направлении. По мере отсчета счетчиком 10 импульсов числа К сигналов на его выходе переноса обратного счета появляется импульс и переноса, который осуществляет перевод триггера 7 в положение логического нуля и на его выходе сигнал л становится равным нулю. За время прохождения инверсного импульса г в счетчик 10 импульсов зафиксируется число (М-К), где М - число импульсов длительностью 360/п эл.град. с дополнительного датчика 4 положения ротора за период 360/N зл.град.

В момент прохождения прямого импульса в импульсы с датчика 4 положения ротора через второй формирователь 8 импульсов поступает на вход (+1) прямого счета счетчика 10 импульсов. Последний начинает счет импульсов в прямом направлении. По мере отсчета счетчиком 10 числа (М-К) импульсов с датчика 4 положения ротора на его выходе () переноса прямого счета, где л - число разрядов счетчика 10, появляется импульс к переноса, осуществляющий перевод триггера 7 в исходное положение с импульсами и на выходе. Таким образом, изменяя число К, записываемое на вход записи счетчика 10 импульсов, изменяем ширину сигналов л на выходе триггера 7 в диапазоне от 0 до 360-2/N эл.град. причем, если передний фронт сдвигается вправо, то задний фронт этого же сигнала сдвигается влево на такую же величину и наоборот. Далее сигналы л поступают на вторые входы логических схем И 2, на выходе которых импульсы появляются лишь в том случае, если на их входе имеется сигнал с выхода триггера 7 и соответствующего четного чувствительного элемента датчика 1 положения ротора. Эти импульсы

N

поступают на первые у входы формирователя 3 импульсов управления, на

N

другие у входы которого поступают импульсы с нечетных чувствительных элементов датчика 1 положения ротора. В формирователе 3 импульсов формируется

управляющее воздействие на анодную и катодную группы ключей коммутатора в виде одного импульса. Эти импульсы не регулируются по ширине, что обеспечивает надежную работу коммутатора на всем диапазоне регулирования длительности выходных импульсов. В противном случае при ширине регулируемого импульса менее 360/N эл.град. в определенный момент времени

может оказаться включенным только один вентиль преобразователя анодной (или катодной) группы и протекание тока через преобразователь окажется невозможным. Величина напряжения на обмотке якоря

вентильного двигателя может быть определена по выражению:

К -360 п N

20

где 1)ип - напряжение источника питания на входе вентильного преобразователя;

К - число, определяющее ширину управляющего воздействия;

п - число импульсов за период частоты вращения двигателя отдатчика 4 положения ротора;

N - число ключей вентильного коммутатора.

Регулирование ширины (длительности) выходного импульса происходит дискретно

через 2

360

эл.град, Таким образом точность регулирования определяется точностью изготовления сигнального диска дополнительного датчика 4 положения ротора, а дискретность регулирования зависит от числа п импульсов датчика 4 и может составлять до 0,2 эл.град. Регулирование

ширины выходных импульсов обеспечивается в диапазоне от 0 до 360 -2/N эл.град., сохраняя при этом постоянным угол между осями потоков якоря и возбуждения вентильного двигателя. При указанном способе

регулирования по сравнению с частотно-импульсным способом улучшается частотный спектр кривой тока и напряжения. Поэтому потери в двигателе снижаются. При частотно-импульсном способе регулирования

частота включения ключа на межкоммутационном интервале тем больше, чем больше число импульсов на интервале. В предлагаемом способе включение ключа происходит талько один раз за интервал, поэтому потери в преобразователе резко снижаются. Формула изобретения 1. Способ регулирования частоты вращения вентильного двигателя, при котором на каждом межкоммутационном интервале

1/ 2л/тр подключают секции обмотки якоря вентильного двигателя к источнику питания, измеряют угловое положение ротора вентильного двигателя и по измеренному значению угла формируют управляющие воздействия на анодную и катодную группы ключей коммутатора обмотки якоря вентильного двигателя, отличающимся тем, что, с целью снижения потерь при регулировании, управляющие воздействия формируют в виде одного импульса напряжения, ширину которого регулируют по переднему и заднему фронтам симметрично на величину, определяемую требуемым значением напряжения на обмотке якоря вентильного двигателя, где m - число фаз якорной обмотки, р - число пар полюсов вентильного двигателя.

2. Устройство для регулирования частоты вращения вентильного двигателя, содержащее датчик положения ротора с

N N чувствительными элементами, - двух &

входовых логических схем И, первые входы

N

которых соединены с первыми у чувствительными элементами датчика положения ротора, N-входовой формирователь импульсов управления ключами анодной и катодной групп коммутатора в цепи обмотки якоря вентильного двигателя, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь при регулировании, введены дополнительный датчик положения ротора с п чувствительными элементами, счетчик импульсов с входом записи, счетным входом и входами прямого и обратного счета, логический элемент НЕ, дифференцирующая цепочка, до- полнительные N-входовый формирователь импульсов и формирователь импульсов с

N

у входами и двумя выходами, N входов

первого дополнительного формирователя

импульсов соединены соответственно с N чувствительными элементами основного датчика положения ротора, а выход- с входами элемента НЕ, дифференцирующей цепочки и с первым входом второго

дополнительного формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом дополнительного датчика положения ротора, а третий вход - с выходом логического элемента НЕ, выходы второго дополнительного формирователя импульсов подключен к входам прямого и обратного счета сметчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу дифференцирующей цепочки, выходы переноса прямого и

обратного счета счетчика подключены к соответствующим входам RS-триггера, выход

N которого соединен с вторыми входами у

логических схем И, выходами подключен- ных к трем первым входам основного N- входового формирователя импульсов, три других входа которого подключены к другим чувствительным элементам основШл

ного датчика положения ротора, где п N.

6 6

г д е ж з

и к

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании широкорегулируемых электроприводов. Целью изобретения является снижение потерь при регулировании. .Управляющее воздействие для ключей анодной и катодной групп коммутатора в цепи обмотки якоря вентильного двигателя формируют по результату измерения углового положения ротора вентильного двигателя с помощью датчика 1 положения с -чувствительными элементами. Это воздействие формируют в виде одного импульса напряжения, ширину которого регулируют по переднему и заднему фронту симметрично на величину, oiipe