Способ торможения бесконтактного двухфазного вентильного электродвигателя Советский патент 1992 года по МПК H02P3/20 H02P3/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах и устройствах, где требуется торможение и последующая фиксация вала ротора двигателя после останова, например в позиционном приводе.

Известны такие способы торможения электродвигателей как торможение проти- вовключением, динамическое и двухтоко- вое, т.е. одновременное применение динамического торможения и торможения противовключением. При обычном торможении противовключением вентильных электродвигателей возможно размагничивание полюсов ротора и требуется дополни- тельная аппаратура для определения момента достижения нуля частоты вращения ротора.

Недостатком динамического торможения является уменьшения тормозного момента с уменьшением частоты вращения, что затягивает процесс торможения ненагруженного двигателя. Кроме того, после останова ротора этот способ торможения не обеспечивает фиксацию ротора вентильного электродвигателя, что необходимо иметь в позиционных приводах.

Этих недостатков лишено торможение противовключением вентильного электродвигателя, выполненного в виде синхронной машины с многофазной якорной обмоткой, подключенной к преобразователю частоты, управляемому от датчика положения ротора синхронной машины, при котором, включая определенную комбинацию ключей преобразователя частоты, по сигналам датчика положения ротора осуществляют поочередное подключение соответствующих фаз якорной обмотки синхронной машины к источнику питания .с углом опережения, равным одному межкоммутационному интервалу, причем з а межкоммутационный угловой интервал принимают угол поворота ротора синхронной машины, при котором комбинация сигналов датчика положения ротора остается постоянной.

у

е

Недостатком этого способа является относительно большой угол торможения, равный нескольким межкоммутационным глам, и большое время торможения из-за небольшого среднего тормозного момента, ак как тормозной момент создается только во второй половине межкоммутационного интервала, а в первой половине межкоммуационного интервала создается двигательный момент.

Цель изобретения - уменьшение времени торможения путем увеличения тормозного момента.

Поставленная цель достигается тем, что в способе торможения бесконтактного двухфазного вентильного электродвигателя, при котором коммутацию фаз якорной обмотки осуществляют в режиме противовключения с углом опережения, равным одному меж- крммутаЦионному интервалу, с начала и до конца межкоммутационного интервала осу-, ществляют динамическое торможение и при повороте ротора вентильного электроса, двигателя на угол а - осуществляют указанный режим противовключения фаз якорной обмотки, где Ok - межкоммутационный интервал.

На фиг.1 представлена схема взаимного расположения статора, ротора и датчика положения ротора синхронной машины; на фиг.2 - блок-схема управления вентильным двигателем; на фиг.З -схема блока управления.

Вентильный двигатель содержит синхронную машину с якорем 1 и ротором 2 и датчик 3 положения ротора, выполненный на фотодиодах 4-7. Сигнальный элемент 8 датчика 3 положения ротора выполнен в виде диска с прорезью, равной 90 эл.град.

Блок-схема управления вентильным двигателем содержит преобразователь 9-ча- стоты, блок 10 управления, включенный между выходами датчика 3 положения ротора и входами преобразователя 9 частоты. Преобразователь 9 частоты выполнен на транзисторах 11-18 по мостовой схеме для каждой фазы статора синхронной машины. Входные выводы преобразователя 9 частоты подключены к зажимам источника питания, а выходные - к обмотке 19 якоря 1 синхронной машины, имеющей фазы А-а и В-b. Блок 10 управления включает в себя .четыре ждущих мультивибратора 20-23, входы которых соединены с выходами датчика 3 положения ротора, а выходы ждущих мультивибраторов 20-23 соединены с входами элемента ИЛИ 24. Выход последнего соединен с входом 26 постоянного запоминающего устройства

(ПЗУ) 25, а остальные шесть входов ПЗУ 25 соединены соответственно с шинами Ол. Un и выходами датчика 3 положения ротора. На блок 10 управления поступают сигналы с фотодиодов 4-7 датчика 3 положения ротора и сигналы Ул. Un, определяющие соответственно левое и правое направления вращения двигателя. Блок 10 управления выдает импульсы управления транзисторами 11-18 преобразователя 9 частоты в определенной последовательности и сочетании. Если сигнал Ол равен логической 1, сигнал Un - логическому О, то двигатель вращается против часовой стрелки;

при.ил О, Un 1 двигатель вращается по часовой стрелке.

При ил Uri О по переднему фронту сигнала, снимаемого с очередного включаемого фотодиода, двигатель переходит в тормозной режим, т.е. тормозной режим начинается всегда в начале межкоммутаци- рнного интервала.

При вращении двигателя по передним фронтам импульсов датчика 3 положения

ротора срабатывают ждущие мультивибраторы 20-23, т.е. на их выходах появляются сигналы, соответствующие логическим 1. Длительность этих сигналов выбирается равной времени прохождения ротором лоловины межкоммутационного интервала при максимальной частоте вращения. Таким образом, на вход 26 ПЗУ 25 через элемент ИЛИ 24 приходят логические единицы в начале каждого межкоммутационного интервала.

Пусть двигатель перед торможением вращался против часовой стрелки, а режим торможения наступил после засветки фотодиода 4. При этом на входах ПЗУ 25

Ufl Un U5 U6 U4 .

При такой комбинации входных сигналов на ПЗУ 25 открыты транзисторы 12 и 14.

Открытыми транзисторами 12 и 14 закорачивается фаза А-а, чем реализуется динамическое торможение. Направления индуктированного тока и магнитного потока,, созданного фазой А-а, зависят от направления вращения ротора 2. Если перед началом торможения ротор 2 вращался про- тив часовой стрелки, то направление тока в фазе А-а и магнитного потока Ф1 будут такими, как показано на фиг.1 (поток показан пунктирной линией). Магнитный поток

Фь взаимодействуя .с магнитным потоком

ротора 2, создает тормозной момент. Этот

тормозной момент пропорционален частоте

вращения ротора 2, Поэтому динамическое

торможение наиболее эффективно на начальном этапе торможения.

После прохождения -ротором половины межкоммутационного интервала % при максимальной частоте вращения, на выходе ждущего мультивибратора 20 появляется логический О, который через элемент ИЛИ 24 подается на вход 26 ПЗУ 25, т.е. на входах ПЗУ 25 появляется такая комбинация сигналов: Кл Un Us U6 1)7 )26 0И; U4 1.При этом на выходах ПЗУ 25, т.е. выходах блока 10 управления, появляются сигналы, которые оставляют включенными транзисторы 12 и 14 и отпирают транзисторы 15 и 18.

Открытыми транзисторами 15 и 18 осуществляется торможение противовключе- нием с углом опережения, равным одному межкоммутационному .интервалу. Начало фазы В-Ь подключается к плюсу источника питания, а ее конец - к минусу. Постоянный ток, протекая по фазе В-b, создает магнитный поток Фг (на фиг.1 сплошная линия). Магнитный поток ф, взаимодействуя с магнитным потоком полюсов ротора 2, создает тормозной момент, который стремится совместить ось полюсов ротора 2 с вертикальной осью и зафиксировать ротор 2 в этом положении.

Если двигатель не затормозился при освещении фотодиода 4, то после выхода фотодиода 4 из зоны засветки освещается фотодиод 7. Под действием сигналов блока 10 управления в начале следующего межкоммутационного интервала закорачивается фаза В-b, чем реализуется режим динамического торможения, а после временной задержки при помощи фазы А-а реализуется режим противовключения и т.д. до полной остановки двигателя.

При торможении противовключением с углом опережения, равным одному межкоммутационному интервалу, на первой воловине межкоммутационного интервала

создается двигательный момент, а на вто- рой половине межкоммутационного интервала - тормозной момент.

Поскольку при наиболее неблагоприятных условиях применения предлагаемого способа торможения перед началом торможения противовключением с углом опереже- . кия, равным одному межкоммутационному интервалу, ротор 2 двигателя проходит поло- .

0 вину межкоммутационного интервала, то двигательный момент будет равен нулю, а суммарный тормозной момент возрастает, В других случаях, когда момент сопротив- не равен нулю, а начальная частота

5 вращения -меньше максимальной, перед началом торможения противовключением с углом опережения, равным одному межкоммутационному интервалу, ротор 2 успеCUr

0 вает повернуться на угол а ..Но и в этих

случаях происходит увеличение суммарного тормозного момента и уменьшение времени торможения бесконтактного двухфазного вентильного электродвигателя.

5

Формула изобретения Способ торможения бесконтактного двухфазного вентильного электродвигателя, при котором коммутацию фаз якорной

0 обмотки осуществляют в .режиме противовключения с углом опережения, равным одному межкоммутационному интервалу, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени.тормсжения путем уве/1иче5 ния тормозного момента, с начала и до конца межкоммутационнрго интервала осуществляют динамическое торможение и при повороте ротора вентильного электродвигаОь

теля на угол а - осуществляют указанный режим противовключения фаз якорной обмотки, где Ok - межкоммутационный интервал..

«

о I-- h

см -

94-

а

см

§

5

QtK.3,

Изобретение может быть использовано в позиционном приводе и позволяет осуществлять торможение противовключением с углом опережения, динамическое торможение в межкоммутационном интервале, торможение .противовключением после поворота ротора вентильного электродвигателя на угол , где о -межкоммутационный интервал. При этом увеличивается тормозной момент. 3 ил.