Устройство для управления многофазным электродвигателем Советский патент 1976 года по МПК H02P7/00 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроприводам с повышенной стабильностью мгновенной скорости и равномерностью перемещений исполнительного механизма.

Известны устройства для управления многофазным электродвигателем, у которых сколь угодно низкая скорость двигателя достигается нутем подачи на два входа его коммутатора различных управляющих частот, формируемых двумя делителями частоты тактовых импульсов.

Недостаток известных устройств состоит в том, что мгновенная скорость на выходном валу двигателя пульсирует с периодом биения частот на входах коммутатора. Это объясняется тем, что при линейных изменениях токов в фазах двигателя величина его вращающего момента не остается постоянной. При этом равным приращениям токов в фазах соответствуют неравные перемещения исполнительного механизма.

Кроме того, при совпадении фазы импульсов, поступающих на различные входы коммутатора, возникает неопределенность его состояния, приводящая к потере входной информации, и дополнительному нарущению плавности движения исполнительного механизма.

Цель изобретения - улучщение равномерности движения исполнительного механизма.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введен блок ограничения максимальной длительности включенных состояний фаз двигателя, состоящий из схемы совпадения, соедипяющей выходы распределителя импульсов с входами усилителей мощности коммутатора, и двух триггеров, каждый из которых одним входом соединен через логический элемент «И с триггерами делителя, другим входом - с выходом этого же делителя, а выходы триггеров соединены с входами схемы совпадения.

Кроме того, входы делителей подключены к выходам генератора тактовых импульсов, обеспечивающим взаимный фазовый сдвиг импульсов на половину периода тактовой частоты.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для управления многофазным электродвигателем; на фиг. 2 - диаграмма токов в фазах двигателя за период биения входных частот коммутатора.

Устройство для управления миогофазпьщ электродвигателем состоит из генератора 1 тактовых импульсов, двух делителей 2 и 3, представляющих собой счетчик с различной информационной емкостью, коммутатора фаз двигателя, включающего в себя распределитель 4 импульсов и усилитель мощности 5, и блока ограничения максимальной длительности включенных состояний фаз двигателя, состоящего из двух триггеров 6 и 7, двух логических схем «И 8 и 9 для выделения некоторого наперед заданного состояния счетчиков 2 и 3 и схемы совпадения 10, нредназначенной для запрета или разрешения управления состояниями ключей усилителя мощности 5 от его распределителя 4. Генератор 1 через делители 2 и 3 связан с входами распределителя 4 импульсов. Триггеры 6 и 7 управляются по раздельным входам, при этом один из выходов триггера 6 соединен с выходом счетчика 2, а другой вход - с выходом логического элемента 8. Входы элемента 8 поразрядно соединены с выходами триггеров счетчика 2. Выход триггера 6 соединен с входом схемы совпадения 10, введенной между выходами распределителя 4 импульсов и входами усилителя мощности 5. Триггер 7 аналогичным образом соединен с блоками 3, 9 и 10. К выходам усилителя мощности подключаются обмотки управления электродвигателя. Устройство работает следующим образом. Пусть в исходном состоянии счетчики 2 и 3 не заполнены, а триггеры 6 и 7 имеют состояние «О. Генератор 1 вырабатывает тактовые импульсы, поступающие на входы счетчиков 2 и 3. При записи в счетчик 2 или 3 числа импульсов, заданных подключенным к нему логическим элементом «И, на выходе этого элемента возникает импульс, переключающий соответствующий триггер в состояние «1. В исходное Состояние «О триггер возвращается выходным импульсом своего делителя, который возникает при полном заполнении счетчика и сбросе его в исходное состояние. При наличии «1 на выходах триггеров 6 и 7 схема совпадения 10 вырабатывает потенциал, блокирующий входы усилителей мощности 5 коммутатора, выходные ключи которого запираются независимо от состояния распределителя 4 импульсов. Аналогично усилитель мощности 5 управляется от схемы совпадения 10, если ее входы подключены к выходам триггеров 6 и 7, имеющих в исходном состоянии потенциал «1. В этом случае схема совпадения 10 разрешает потенциальную связь между распределителем 4 импульсов и усилителем мощности 5 при наличии «1 на выходе любого из триггеров 6 и 7. Для простоты рассуждений принимаем, что схема совпадения 10 соединена с выходами триггеров, имеющими в исходном состоянии потенциал «О. За первый период заполнения счетчиков 2 и 3 разность фаз между выходными импульсами блоков 8 и 9 минимальна, а триггеры 6 и 7 имеют одновременно состояние «1 наибольшую часть периода. На этой части периода двигатель обесточен. Токи в фазах двигателя восстанавливаются очередным выходным импульсом любого делителя. Так как счетчики 2 и 3 имеют различные коэффициенты деления, на каждом последующем нериоде их заполнения указанная выше разность фаз возрастает, а время обесточенного состояния двигателя убывает. При дальнейшем увеличении разности фаз триггеры 6 и 7 не будут иметь одновременно состояния «1. Схема совнадения 10 не работает, а токи в фазах двигателя изменяются пропорционально фазовым сдвигам между выходными импульсами делителей 2 и 3. На второй половине периода биения частот импульсы с выходов схем 8 и 9 вновь сближаются, и блок 10 включается. Закон изменения длительностей обесточенных состояний двигателя на второй половине периода биений выходных частот делителей симметричен относительно нервой половины. Таким., образом, если временной интервал между любыми смежными импульсами на входах коммутатора превысит заданную часть их периода, фазы двигателя обесточиваются. За счет подключения входов делителей 2 и 3 к разным выходам генератора I, обеспечивающим взаимный фазовый сдвиг импульсов на половину периода тактовой частоты, исключается возмол ность совпадения фаз импульсов и дополнительно повышается плавность движения исполнительного механизма. Диаграммы изменения мгновенных токов в фазах при работе устройства делются на примере двухфазного синхронного двигателя. На фиг. 3 изображеиы функции времени имнульса на входах коммутатора и тока в фазах. За период биения частот взаимная фаза импульсов изменяется от О до 2. Период смены состояний фаз определен периодами заполнения счетчиков. Время включенных состояний фаз обозначено незаштрихованными частями прямоугольников. При отсутствии блока ограничения токи изменялись бы по линейному закону в соответствии с полными площадями прямоугольников. Заштрихованные площади прямоугольников соответствуют частям периода, когда двигатель обесточивается по команде блока ограничения. Устройство работоспособно и при питании двигателя от источника тока. В этом случае ойо может быть дополнено ключом, подсо- единенным параллельно выходным клеммам сточника и управляемым триггерами 6, 7 для замыкания выходных клемм источника ока во время обесточенного состояния фаз вигателя. Формула изобретения 1. Устройство для управления многофазным лектродвигателем, содержащее коммутатор с вумя входами, управляемый через два делиеля генератором тактовых импульсов, отлиающееся тем, что, с целью улучшения авномерности движения исполнительного

механизма, в устройство введен блок ограничения максимальной длительности включенных состояний фаз двигателя, состоящий из схемы совпадения, соединяющей выходы расиределктели имиульсов с входами усилителей мои1,ности коммутатора, и двух триггеров, каждый из которых одним входом соединен через логический элемент «И с триггерами делителя, другим входом - с выходом этого

6

же делителя, а выходы триггеров соединены с входами схемы совнадения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входы делителей подключены к выходам генератора тактовых импульсов, обесиечиБаюии-1м взаимный фазовый сдвиг имиульсов на иоловииу пеоиода тактовой частоты.

Л П П П П П П,

1,1 П П П П П i iflm.Z