Устройство для управления вентильным двигателем Советский патент 1980 года по МПК H02K29/02 

1

Изобретение относится к электроте.хнике, в частности к вентильным двигателям постоянного или переменного тока, питаюш,имся через полупроводниковые преобразователи, которые управляются с ромош,ью датчиков положения ротора.

Известен регулятор для вентильных электродвигателей с тиристорным коммутатором, в котором угол опережения включения секции задается сравнением постоянного напряжения, соответствующего величине тока, с пилообразным напряжением, а частота и наклон пропорциональны скорости двигателя 1. Однако такой регулятор требует введения в схему управления дополнительного генератора скорости, воздействующего на соответствующий каскад с целью поддержания постоянной амплитуды и пропорционального скорости изменения наклона пилообразного напряжения.

Известно устройство для управления вентильным двигателем, содержащее задающий генератор, датчики положения ротора, подключенные к управляющим электродам через входные реле и формирователи импульсов. Устройство позволяет регулировать угол опережения включения с помощью сумматоров, выполненных, например, на магнигонакопительных элементах, количество которых соответствует количеству датчиков положения ротора 2.

Это устройство является наиболее близКИМ по технической сущности к предложенному.

Однако оно требует совершенно идентичной работы всех каналов управления в диапазоне изменения как угла опережения, так и скорости вращения. В противном случае в работе двигателя наблюдаются качания, что приводит к неустойчивой работе. Кроме того, наличие большого количества каналов управления снижает надежность устройства в целом.

Целью изобретения является повыщение плавности регулирования скорости.

Это достигается тем, что в предложенное устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, датчики положения ротора, реле датчиков, усилители, выходы которых подключены к формирователям импульсов основных и вспомогательных вентилей, введены элементы диоднотранзисторной логики, два генератора треугольного и один пилообразного напряжения и элементы сравнения, причем выходы реле датчиков через элементы диодно-транзисторной логики подключены к генераторам треугольного напряжения и генератору пилообразного напряжения, .выходы которых подключены к элементам сравнения, а последние выходами связаны с формирователями импульсов через усилители. Для обеспечения возможности пуска каждый из формирователей импульсов основных вентилей соединен с выходами двух усилителей, а формирователи импульсов вспомогательных вентилей - с выходами трех усилителей. На фиг. 1 представлена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема генератора треугольного напряжения; на фиг. 3 .- б - эпюры напряжений в различных точках схемы устройства. Устройство для управления вентильным электродвигателем содержит генератор 1 переменного напряжения, служащий для питания датчиков положения 2 - 7, реле датчиков 8 - 13, диодно-транзисторные логические схемы 14 - 19, генераторы 20, 21, треугольного напряжения, генератор 22 регулируемого пилообразного напряжения, элементы 23, 24 сравнения, усилртели 25 - 30, формирователи 31 - 36 импульсов основных тиристоров, формирователи 37 - 42 импульсов вспомогательных тиристоров. Количество датчиков положения, элементов диодно-транзисторной логики, выходных усилителей, формирователей импульсов основных и вспомогательных тиристоров зависит от количества секций двигателя и схемы преобразователя. При трехсекционном двигателе и мостовом преобразователе число каждых из перечисленных элементов равно шести. Количество генераторов треугольного напряжения и элементов сравнения зависит только от схемы преобразователя (один - при однополупериодном, два - при мостовом) . Независимо от схемы вентильного двигателя в устройство применен только один генератор регулируемого пилообразного напряжения. При вращении двигателя сегменты, укрепленные на роторе двигателя, поочередно перекрывают по два датчика положения ротора, сигналы с которых подаются на соответствующие реле, собранные, например по схеме триггера Шмитта. С выходов реле снимаются импульсы прямоугольной формы, длительностью равной времени перекрытия датчика сегментом (фиг. 3), которые подаются на элементы диодно-транзисторной логики. На вход 43 генераторов треугольного напряжения (фиг. 2) подаются импульсы длительностью 60 эл. град. (фиг. 3). Конденсатор 44 заряжается через триод 45 при отсутствии сигнала на входе 43 и разряжается через триод 46 при наличии сигнала (фиг. 4). Режимы триодов 45 и 46 подобраны таким образом, чтобы скорости нарастания и падения напряжения на конденсаторе 44 были равны. Таким образом, в установившемся режиме конденсатор заряжается до напряжения, величина которого обратно пропорциональна скорости вращения, и разряжается до нуля. В процессе разгона длительность каждого последующего импульса меньще предыдущего и конденсатор не успевает разрядиться. В этом случае в конце периода разряда открывается триод 47, который и снимает остаточное напряжение. Фазный сдвиг между сигналами генераторов 20 и 21 равен 180 эл. град. Генератор 22 вырабатывает сигнал пилообразной формы (фиг. 5), угол наклона переднего фронта которого можно изменять как вруч ную, так и автоматически, в зависимости от режима работы двигателя. Элементы сравнения 23 и 24 являются узлами, определяющими время задержки на включение очередного вентиля. Срабатывание этих элементов происходит в тот момент, когда нарастающее напряжение с генератора 22 станет равным уменьшающемуся напряжению с генераторов 20 или 21. Усилители служат для усиления сигналов поступающих на вход, и выполняют, кроме того, роль каскадов совпадения. На выходе этих усилителей сигнал появляется только в том случае, если на входе его присутствуют сигналы с элемента сравнения и соответствующего реле датчика. С формирователей 31 - 42 импульсов на управляющие электроды тиристоров поступают сигналы, гальванически не связанные между собой. Работает предложенное устройство следующим образом. Если в момент пуска оказались включенными первый и второй датчики положения ротора, на входе 43 генератора 20 сигнал отсутствует и конденсатор 44 заряжен до напряжения источника питания. На входе 43 генератора 21 присутствует сигнал и конденсатор 44 разряжен до нуля. Элементы сравнения 23 и 24 срабатывают, на выходе усилителей 25 и 26 появляются сигналы, которые через формирователи импульсов 31 и 32 включают вентили преобразователя, и двигатель начинает вращаться. После включения третьего датчика элементы сравнения 23 и 24 выключаются, так как напряжение генератора 22 скачком спадает до нуля, а затем увеличивается, напряжение на выходе генератора 20 уменьшается, а на выходе генератора 21 увеличивается. Когда напряжение генераторов 20 и 22 станет равным, срабатывает элемент сравнения 23 и включается следующий вентиль. Таким образом осуществляется задержка угла опережения включения тиристоров, которая может регулироваться благодаря

изменен; . угла наклона переднего фронта генератора 22.

В дальнейшем при вращении двигателя происходит поочередное срабатывание элементов сравнения 23 и 24, которые дают разрешающий сигнал на последовательную работу вентилей преобразователя в соответствии с работой датчиков положения ротора.

При включении двигателя возможно положение, при котором угол наклона переднего фронта генератора 22 окажется очень мал. В этом случае срабатывание элемента сравнения 23 и запуск двигателя происходят через длительное время. Для того, чтобы двигатель включился сразу же после нодачи на него напряжения, на формирователь импульсов 31 подается сигнал от усилителя 26, на формирователь 32 - от усилителя 27 (фиг. 1).

Коммутирующие вентили включаются с помощью формирователей 37 - 42 импульсов при подаче на них сигналов с усилителей 25 - 30. Например, на формирователь импульсов 37 сигнал подается с усилителей 27, 28, 29, на формирователь импульсов 38 сигнал подается с усилителей 28, 29, 30 и т. п.

Диапазон изменения угла опережения включения вентилей преобразователей в таком устройстве равен 60 эл. град, а пределы его зависят от первоначальной установки сегментов на роторе двигателя.

Если электродвигатель питается от преобразователя, собранного на полностью управляемых вентилях (например, транзисторах) , отпадает необходимость в коммутирующих цепях. В этом случае в качестве усилителей 25 - 30 применяют симметричные триггеры, включение которых происходит при одновременном наличии сигналов с реле датчиков и элемента сравнения, а выключение - при срабатывании следующего каскада.

Предложенное устройство позволяет упростить схему управления вентильным двигателем,увеличить ее надежность, а также обеспечить достаточно широкий диапазон регулирования угла опережения включения вентилей.

Формула изобретения

1. Устройство для управления вентильным двигателем с регулированием угла опережения включения вентилей, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, датчики положения ротора, реле датчиков, усилители, выходы которых подключены к формирователям импульсов основных и вспомогательных вентилей, отличающееся тем, что, с целью повышения плавности регулирования скорости, в него введены элементы диодно-транзисторной логики, два генератора треугольного и один пилообразного напряжения н элементы сравнения, причем один из выходов каждого реле датчиков подключен к входу соответствующего элемента диодно-транзисторной логики, выходы которых соединены с входами генераторов треугольного и пилообразного напряжения, выход каждого из двух генераторов треугольного напряжения соединен с одним из входов соответствующего элемента сравнения, а два выхода генератора пилообразного напряжения соединены с вторыми входами элементов сравнения, выходы которых связаны с формирователями импульсов через усилители.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вход каждого из формирователей импульсов основных вентилей соединен с выходами двух усилителей, а вход каждого из формирователей импульсов вспомогательных вентилей - с выходами трех усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии J 49222085, кл. 55 С 2, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 307476,кл. Н 02 К i;9/04. 1974.