Устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа (его варианты)

 

i. Устройство Д.ПЯ управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее Д1жлоконверт6р, предназначенный для подключения силовыми выходами к фазам двигателя, датчик частоты и фазы двигателя, датчик нагрузки, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, а выходом связанньш с одним из входов блока машинной коммутагщи, два других входа которого соединены с выходим датчика /частоты и фазы, двигателя и источником сигналов управления углами машинной коммутации, логическую ячейку ИЛИ, датчик скорости вращения ротора двигателя и блок сетевой коммутации выпрямительного режш.1а, пред назначенный для подключения входом синхронизации к питающей сети, а управяяняцим входом соединенньв с выходом источника сигнала выпрямительных углов сдвига, отличающе ес я тем, что, с целью повышения надежности пуска и устойчивости работы на малых скоростях, в него введены блок сетевой коммутации инверторного режима, три логические ячейки И, логическая ячейка НЕ, переключатель каналов и пороговый элемент, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической ячейки И, второй вход первой логической ячейки И соединен с датчиком проводимости через логическую 9 ячейку НЕ, вторые входы второй и третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости через переключатель каналов, управляющим -ВХОДОМ соединенный с выходом порогоQ вого элемента, входы которого связа ны с выходом датчика нагрузки ис выходом датчика скорости вращения ротора делителя, а вход указанного СО датчика скорости вращения соединен с выходом датчика частоты и фазы дви ел гателя, третий вход первой логической ячейки И соединен с К-м выходом О) блока машинной коммутации, третьи входы двух других логических ячеек И связаны с (К+1)-м выходом блока машинной коммутации, а выходы всех логических ячеек И соединены с входа ми логической ячейки ИЛИ, выходы которой подключены к управляющим входам циклоконвертора, где К+1,2,3...порядковые номера включаемых групп вентилей. 2. Устройство по п. 1,отличающееся тем, что датчик

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4(51) Н 02 P 6 02 (2 i) - 3632922/24-07 (22) 12 ° 07.83 (46) 30.01. 85. Бюл. Ф 4. (72) E ..Л. Грузов, M. В. Дмитриев, В. Р, Калинин, Ю.М. Натариус, П.А. Ровинский и А.С.Сазонов (71) Вологодский политехнический институт (53) 62-83:312.2-544(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .9 514397, кл. Н 02 К 29/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М - 928550, кл. Н 02 К 29/04, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЬМ ДВИГАТЕЛЕМ ЦИКЛОКОНВЕРТОРНОГО ТИПА (ЕГО ВАРИАНТЫ) . (57) 1. Устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее циклоконвертор, предназначенный для подключения силовыми выходами к фазам двигателя, датчик частоты и фазы двигателя, датчик нагрузки, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, а выходом связанный с одним из входов блока машинной коммутации, два других входа которого соединены с выходом датчика частоты и фазы. двигателя и источником сигналов управления углами машинной коммутации, логическую ячейку ИЛИ, датчик скорости вращения ротора двигателя и блок сетевой коммутации выпрямительного режима, предназначенный для подключения входом синхронизации к питающей сети, а уп равляющим входом соединенный с выходом источника сигнала выпрямнтельных углов сдвига, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности пуска и устойчивости работы на малых скоростях, в него введены блок сетевой коммутации инверторного режима, три логические ячейки И, логическая ячейка НЕ, переключатель каналов и пороговый элемент, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической ячейки И, второй вход первой логической ячейки И соединен с датчиком проводимости через логическую ячейку НЕ, вторые входы второй и е третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости через переключатель каналов, управляющим входом соединенный с выходом порогового элемента, входы которого связаны с выходом датчика нагрузки и с выходом датчика скорости вращения ро- тора делителя, а вход указанного фиы датчика скорости вращения соединен с выходом датчика частоты и фазы двн гателя, третий вход первой логичес- р кой ячейки И соединен с К-м выходом блока машинной коммутации, третьи входы двух других логических ячеек

И связаны с (К+1)-м выходом блока машинной коммутации, а выходы всех . логических ячеек И соединены с входа ми логической ячейки ИЛИ, выходы ко" фь торой подключены к управляющим входам циклоконвертора, где К+1,2,3...порядковые номера включаемых групп вентилей.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что датчик

j 137562 скорости содержит реверсивный сче% чик, преобразователь код-напряжение, преобразователь напряжение-частота, логическую ячейку ИЛИ и и дифференцирующих цепочек, при этом суммирующий вход реверсивного счетчика соединен с выходом логической ячейки ИЛИ, входы которой связаны с выходами дифференцируницих цепочек, Входами соединенных с выходами датчика частоты и фазы двигателя, выход реверсивного счетчика соединен с входом преобразователя код-напряжение, выход кото" рого подключен к входу преобразователя напряжение-частота, выходом связанного с вычитаюидм входом реверсивного счетчика.

3. Устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее циклоконвертор, предназначенный для подключения силовыми выходами к фазам двигателя, связанного с датчиком частоты и фазы двигателя, датчик нагрузки, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, а выходом связанный с одним из входов блока машинной коммутации дВя других Входя кОтОрОгО соединены с выходом датчика частоты и фазы двигателя и источником сигналов управления углами машинной коммутации, логическую ячейку ИЛИ, датчик скорости вращения ротора двигателя и блок сетевой коммутации выпрямительного режима, предназначенный для подключения входом синхронизаций к питающей сети, .а управляющим входом соединенный с выходом источника. сигнала выпрямительных углов сдвига, отличающееся тем, что, . с целью повышения надежности пуска и устойчивости работы на малых скоростях, в него введены блок сетевой коммутации инверторного режима, три логических ячейки И, логическая ячейка НЕ, пороговый элемент, два переключателя каналов, блок сравнения, преобразователь сигнал управления-частота, задатчик темпа разгона, распределитель импульсов, два ключа, датчик начального положения ротора и регулятор возбуждения, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической

l ячейки И, второй вход первой логической ячейки И соединен с выход"и датчика проводимости через логическую ячейку НЕ, вторые входы второй и третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости через первый переключатель каналов, управляющим входом связанный с выходом порогового элемента, входы которого соединены с выходом дат ика нагрузки и датчика скорости вращения ротора двигателя, причем указанный датчик скорости вращения входом связан с выходом датчика частоты и фазы двигателя, входом подключенного к силовым выходам циклоконвертора, выходы всех логических ячеек И соединены с входами логической ячейки ИЛИ, выход которой подключен к управляющим входам циклоконвертора„ выходы блока машинной коммутации соединены с первыми входами второго переключателя каналов и блока сравнения; вторые входы которых связаны с выходом распределителя импульсов, а выход блока сравнения соединен с третьим входом второго переключателя каналов, управляющий вход распределителя импульсов связан с выходом преобразователя сигнал управления-частота, входом соединенного с выходом эадатчикя темпа разгона, выход которого одновременно подключен к входам блоков, сетевой коммутации, управляющий вход связан с источником сигнала управления скоростью через первый ключ, а установочный вход задатчика темпа разгона соединен с выходом датчика нагрузки, управляющий вход первого ключа и параллельные входы распределителя соединены с выходом датчика начального положения ротора, входы которого подключены к силовым выходам циклоконвертора, третий вход первой логической ячейки И соединен с К-м выходом переключателя каналов, а третьи входы второй и третьей логических ячеек И связаны с (К+1)-м выходом переключателя каналов, причем регулятор возбужцения предназначен для подключения через второй ключ к обмотке возбуждения двигателя, где K=1 2,3,... — порядковые номера включаемых групп вентилей.

4. Устройство по п. 3, о т л и— ч я ю щ е е с я тем, что датчик начального положения ротора содержит три однотипных канала, каждый из ко торых содержит три логических ячей—.l337562 ки И, КЯ-триггер и пороговый блок, входом соединенный с соответствующей фазой двигателя, первым выходом связанный с R-входом, а вторым выходомс S-входом RS-триггера, причем выходы каждого порогового блока шунтированы цепочкой из двух диодов, включенных встречно-последовательно, а средняя точка этой цепочки соединена с одним из входов первой логической ячейки И, два других входа которой связаны с выходами первых логических ячеек И двух других каналов, первый ,выход RS-триггера соединен с первым

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регулируемым электрическим машинам переменного тока различного назначения с циклоконверторным вентильным коммутатором S управляемым от датчика частоты и фа-. зы.

Известно устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее циклокон-1О вертор, силовыми выходами подключенный к фазам двигателя, датчики частоты и фазы двигателя, датчик частоты и фазы питающей сети, выходы которых подключены к блоку управления (3). 15

Недостаток устройства состоит в ограниченном диапазоне регулирования, частоты вращения.

Наиболее близкчм к изобретению является устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее циклоконвертор, силовыми выходами подключенный к фазам двигателя, связанного с датчиком частоты и фазы двигателя, датчик 2 скорости, датчик нагрузки двигателя, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, а выходом связанный с одним из входов блока машинной коммутации, два других входа ко- ЗО торого соединены с выходом датчика частоты и фазы двигателя и источником I сигнала управления углами машинной коммутации, распределитель импульсов, выходом соединенный с управляющими входами циклоконвертора, первым вхо-. входом второй логической ячейки И, второй его выход связан с первым входом третьей логической ячейки И, а вторые входы второй и третьей логических ячеек И каждого канала соединены с выходом первой логической ячейки И этого же канала, причем выходы вторых и третьих логических ячеек И датчика соединены каждый с одним из шести параллельных входов распределителя импульсов, а шесть выходов датчика начального положения под. ключены к управляющим входам первого ключа. дом связанный с блоком сетевой коммутации с выпрямительными углами открытия через первую логическую ячейку ИЛИ, вторым входом через вторую логическую ячейку ИЛИ соединенный с выходами блока машинной коммутации и с выходом датчика наличия проводимости вентилей, причем второй вход указанного датчика соединен с входом первой логической ячейки ИЛИ, а его вход связан с выходом датчика скорости Pj.

Недостатками известного устройства являются невозможность автономного пуска и работы на малых скоростях из-за недостаточной величины ЭДС двигателя, а также возможность возникновения неустойчивых режимов из-за влияния длительности коммутации на схемы устройства, где сигналы с датчика наличия проводимости через две ячейки ИЛИ могут беспрепятственно подаваться на входы циклоконвертора.

Цель изобретения - повьппение надежности пуска и устойчивости работы на низких скоростях.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для управления вентильным двигателем циклоконверторноFo типа, содержащее циклоконвертор, предназначенный для подключения силовымн выхоцами к фазам двигателя, датчик частоты и фазы двигателя, датчик нагрузки, входом соединенный с силовыми выходами циклоконвертора, входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической ячейки "И", второй вход первой логической ячейки И соединен с датчиком проводимости через логическую ячейку

НЕ, вторые входы второй и третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости через переключатель каналов, управляющим входом соединенный с выходом порогового элемента, входы которого связаны с выходами датчика скорости вращения ротора двигателя и датчика нагрузки, а вход указанного датчика скорости вращения соединен с BbTxopом датчика частоты и фазы двигателя, третий вход первой логической ячейки И соединен с К-м выходом блока машинной коммутации, а третьи входы двух других логических ячеек И.связаны с (К+1)-м выходом блока машинной коммутации, а выходы всех логических ячеек И соединены с входами логической ячейки ИЛИ, выходы которой подключены к управляющим входам циклоконвертора, где К+1,2,3... — порядковые номера включаемых групп вентилей.

1

Датчик скорости может содержать реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение, преобразователь на" пряжение-частота, логическую ячейку и и дифференцирующих RC-цепочек,при этом.суммирующий вход реверсивного счетчика соединен с выходом логической ячейки ИЛИ, входы которой связаны с выходами дифференцирующих цепочек, 25

35 .40

3 11 7 а выходом связанный с одним из входов блока машинной коммутации, два других входа которого соединены с вы ходом датчика частоты и фазы двигателя и с источником сигналов управления углами машинной коммутации, логи,ческую ячейку ИЛИ, датчик скорости вращения ротора двигателя и блок сетевой коммутации выпрямительн ro ре-. жима, вход сигнализации которого 10 предназначен для соединения с питаю- щей сетью, а управляющий вход соеди" нен с выходом источника сигнала вы; прямительных углов сдвига, введены блок сетевой коммутации инверторнога режима, три логические ячейки И, ло" гическая ячейка НЕ, пороговый элемент и переключатель каналов, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительнога режима соединен с первыми

562 4 входами соединенных с выходами датчика частоты н фазы двигателя, выход реверсивного счетчика соединен с входом преобразователя код-напряжение, выход которого подключен к входу преобразователя напряжение-частота, выходом связанного с вычитающим входом реверсивного счетчика.

Согласно второму варианту, указанная цель достигается тем, что в устройство введены блок сетевой коммутации инверторного режима, три логические ячейки И, логическая ячейка НЕ, пороговый элемент, два переключателя каналов, блок сравнения, преобразователь сигнал управления-частота, задатчик темпа разгона, два ключа, распределитель импульсов, датчик начального положения ротора и регулятор возбуждения, при этом выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами первой и второй логических ячеек И, а выход блока сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом третьей логической ячейки И, второй вход первой логической ячейки И соединен с выходом датчика проводимости через логическую ячейку

НЕ, вторые входы второй и третьей логических ячеек И соединены с выходом датчика проводимости групп вентилей через первый переключатель каналов, управляющим входом связанный с выходам порогового элемента, входы которого соединены с выходами датчика скорости и датчика нагрузки, а вход датчика скорости соединен с выходом датчика частоты и фазы двигателя, входом подключенного к силовым выходам циклаконвертара, выходы всех логических ячеек И соединены с входами логической ячейки ИЛИ, выход которой подключен к управляющим входам циклоконвертора, выходы блока машин ной коммутации соединены с первыми входами второго переключателя каналов и блока сравнения, вторые входы которых связаны с выходами распределителя импульсов, а выход блока сравнения соединен с третьим входом второго переключателя каналов, управляющий вход распределителя связан с выходом преобразователя сигнал управления-час. тата, входом соединенного с выходом задатчика темпа разгона, выход которого одновременно подключен к входам блоков сетевой коммутации, управляю1!37562

6 щий вход,связан с источником. задания сигнала управления скоростью через первый ключ, а установочный вход эадатчика темпа разгона соединен с выходом датчика нагрузки, управляющий вход первого ключа и параллельные входы распределителя соединены с, выходом датчика начального положения ротора, входы которого подключены к силовым выходам циклоконвертора, тре«!о тий вход первой логической ячейки И соединен с К-м выходом переключателя каналов, а третьи входы второй и третьей логических ячеек И связаны с (К+1)-м выходом переключателя каналов, причем обмотка возбуждения двигателя соединена с регулятором возбуждения через второй ключ, где К=1,2, 3,... — порядковые номера включенных групп вентилей.

Кроме того, в устройстве датчик начального положения ротора содержит три однотипных канала (по числу фаз двигателя), каждый из которых составлен из трех логических ячеек И, RSтриггера и порогового блока, входом соединенного с соответствующей фазой двигателя, первым выходом связанного с R"âõîäîì, à вторым выходом — с

S-входом RS-триггера, причем выходы порогового блока шунтированы цепочкой иэ. двух диодов, включенных встречнопоследовательно, а средняя точка этой цепочки соединена с одним из .входов первой логической ячейки И, 3у два других входа которой связаны с выходами первых логических ячеек И двух других каналов, первый выход

RS-триггера соединен с первым входом второй логической ячейки И, второй 40 его выход связан с первым входом третьей логической ячейки И, а вторые входы второй и третьей логических ячеек И каждого качала соединены с выходом первой логической ячейки 4S

И этого же канала, причем выходы вторых и третьих логических ячеек И датчика соединены каждый с одним из шести параллельных входов распределителя и все шесть. выходов датчика подключены к управляющим входам первого ключа.

Таким .образом, данным устройством обеспечивается разгон и устойчивая работа на малых скоростях за счет сетевой коммутации, работа на больших скоростях при машинной коммутации и возможность работы на средних скоростях,за счет смешанной коммута. ции. Формирование импульсов управления вентилями в режимах сетевой и смешанной коммутации осуществляется в соответствии с логическим уравнением: а при машинной коммутации

1 где Р„, P — наличие. сигналов уп- . равления для данного вентиля со стороны датчиков частоты и фазы двигателя и частоты и фазы сети соответственно; — существование сигналов о наличии тока в вентильной группе., принадлежащей m-й группе фаз сети; М и P — надстрочные индексы, означают принадлежность импульсов блокам сетевой коммутации выпрямительного и инверторного режима соответственно, а — 1, + О, +! в подстрочнык индексах означает принадлежность функции к группам по порядку их включения.

Первые скобки управления определяют условие включения очередной группы, а вторые — условие отключения. Поскольку оба эти условия связаны не только с сигналами управления, но и с текущим состоянием вентильных групп, то при изменении режима одновременно смещаются и начало и конец работы каждой группы, что не приводит к изменению длительности их работы. При невозможности управлять на малых скоростях от датчика частоты и фазы двигателя начальная фаза разгона осуществляется по схеме частотФ но-регулируемого синхронного двигателя с автоматическим переходом в режим вентильного двигателя (по второму варианту устройства).

На фиг. 1 приведена схема первого варианта устройства; на фиг. 2— схема второго варианта устройства; на фиг. 3 — схема датчика скорости, использованная в обоих вариантах устройства; на фиг. 4 — схема датчика . начального положения ротора, исполь" зованная во втором варианте устройства.

Согласно первому варианту устройство для управления вентильным двигателем циклоконверторного типа содержит циклоконвертор 1, к которому

1137562 разрешающий сигнал. подключен синхронный двигатель 2 с датчиком частоты и фазы двигателя 3.

Датчик нагрузки 4 соединен с пер» вым. входом блока машинной коммута1 ции 5, второи вход которого подключен к выходу датчика частоты и фазы двигателя 3. Логическая ячейка ИЛИ

6 подключена входами к выходам логических ячеек И 7 — 9, а выходом— к управляющим входам циклоконверто- 10 ра 1. Выход блока сетевой коммутации выпрямительного режима 10 соединен с первыми входами логических ячеек

И 7 и 8, выход блока сетевой коммутации инверторного режима fl связан 15 с первым входом логической ячейки

И 9, второй вход логической ячейки

И 7 соединен с датчиком проводимости

12 через логическую ячейку НЕ 13, вторые входы логических ячеек И 8, 20 и 9 соединены с выходами переключателя каналов 14, первый вход которого соединен с выходом датчика проводи« мости 12, а второй — с. вькодом порогового элемента 15, входы которого 25 связаны с выходами датчика скорости

16 и датчика нагрузки 4, а вход датчика скорости 16 соединен с выходом датчика частоты и фазы двигателя 3. ,Третий вход логической ячейки И 7 соединен с К-м выходом блока 5 машинной коммутации, а третьи входы логи.ческих ячеек И 8 и 9 соединены с (К+1)-м выходом блока машинной коммутации 5.

Устройство работает следующим образом.

На входы логической ячейки ИЛИ 6 поступают импульсы блоков сетевой .40 коммутации и блока машинной коммутации через одну из логических ячеек

И в зависимости от выходного сигнала датчиков проводимости вентилей групп фаз двигателя и от величины сигнала датчика скорости. При наличии на К-м выходе блока машинной коммутации 5 разрешающего сигнала на включение

К-й группы вентилей фаз двигателя и отсутствии проводимости в (К-1)-й gg группе вентилей на выходе логической ячейки НЕ 13 присутствует. разрешающий сигнал на прохождение импульсов блока сетевой коммутации выпрямительного режима через ячейки И 7и ИЛИ 6 у на управляющий вход циклоконвертора I, при этом К-я группа вентилей работает в выпрямительном режиме.

В момент начала коммутации тока в фазах двигателя 2 разрешающий сигнал блока машинной коммутации 5 прекращается для канала К-й группы вентилей отключаемой фазы и подается на канал (К+1)-й группы вентилей включаемой фазы. Однако К-я группа вентилей выключаемой фазы продолжает работать в выпрямительном режиме либо переводится в инверторный режим, чем обеспечивается машинная либо смешанная коммутация в зависимости от уровня сигнала датчика скорости. При низкой скорости, когда ЭДС вращения двигателя 2 недостаточна для коммутации тока в фазах двигателя, выходной сигнал порогового элемента 15 разрешает прохождение сигнала с выхода датчика проводимости 12 на первый выход переключателя 14 каналов, связанный с вторым входом логической ячейки И 9.

Импульсы блока сетевой коммутации 11 ннверторного режима через логическую ячейку И 9 поступают на вход ячейки

ИЛИ 6, и К-я группа вентилей отключаемой фазы переводится в инверторный режим до тех пор, пока ток в ней не спадет до нуля и на втором входе ячейки И 9 не исчезнет разрешающий сигнал. Начиная с определенной частоты вращения, уровень которой зависит от нагрузки двигателя, становится возможной коммутация токов в фазах двигателя под действием ЗДС вращения синхронной машины и выходной сигнал порогового элемента 15 разрешает прохождение сигнала с выхода датчика проводимости 12 на второй выход переключателя каналов 14, связанный с вторым входом логической ячейки И 8.

Импульсы блока сетевой коммутации 10 выпрямительного режима через логическую ячейку И 8 поступают на вход ячейки ИЛИ 6, и К-я группа вентилей отключаемой фазы продолжает работать в выпрямительном режиме до тех пор, пока ток в ней не спадет до нуля под действием ЭДС вращения машины и на втором входе ячейки И 8 не исчезнет

Согласно второму варианту устройство управления вентильным двигателем циклоконверторного тина (фиг.2) содержит циклоконвертор 1, к которому подключены синхронный двигатель 2 и датчик частоты и фазы 3 двигателя.

Датчик нагрузки 4 соединен с первым входом блока машинной коммутации 5, 1137562

1О второй вход которого подключен к выходу датчика частоты и фазы 3, двигателя, входом подключенного к силовым,выходам циклоконвертора. Логическая ячейка ИЛИ 6 подключена входами к выходам логических ячеек И 7, 8 и 9, а выходом — к управляющим входам циклоконвертора 1. Выход блока

10 сетевой коммутации выпрямительного режима соединен с первыми входами 10 логических ячеек И 7 и 8. Выход блока 11 сетевой коммутации инверторного режима связан с первым входом логической ячейки И 9, второй вход ло гической ячейки И 7 соединен с датчи- 15 ком проводимости 12 через логическую ячейку НК 13, вторые входы логических ячеек И 8 и. 9 соединены с выходом переключателя 14 каналов, первый вход которого соединен с выходом датчика проводимости 12, а второй — с выходом порогового элемента 15, входы которого связаны с выходом датчика 16 скорости и датчика 4 нагрузки, а вход датчика 16 скорости соединен с 2s выходом датчика 3 частоты и фазы двигателя. Третий вход логической ячейки И 7 соединен с K-м выходом переключателя 17 каналов, а третьи входы логических ячеек И 8 и 9 соеди-ЗО иены с (К+1)-и выходом переключателя

17 каналов, первый вход которого соединен с выходом блока 5 машинной коммутации, второй — с выходом распределителя 18, а третий — с выходом блока 19 сравнения, первый и второй входы которого связаны с выходами блока

5 машинной коммутации и распределителя 18 соответственно. Управляющий вход распределителя 18 соединен с вы-4О ходом преобразователя 20 сигнал управления-частота, вход которого подключен к выходу задатчика 21.темпа разГона, выход которого одновременно подключен к входам блоков 10 и

11 сетевой коммутации. Управляющий вход задатчика 21 связан с источником задания сигнала управления скоростью через ключ 22, а установочный вход — с выходом датчика 4 нагрузки.

Параллельные входы распределителя

18 и управляющий вход ключа 22 соединены с выходом датчика 23 начального положения ротора, входы которого подключены к выходам циклоконвер- > тора 1. Обмотка возбуждения двигателя 2 соединена с регулятором 24 воз-. бужцения через ключ 25.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем диапазоне скоростей обеспечивается сетевая либо машинная коммутация групп вентилей фаз двигателя в зависимости от,уровня скорости вращения двигателя так же, как и в устройстве по первому варианту.

Однако используемый в устройстве датчик частоты и фазы работает на основе измерения ЭДС вращения двигателя, поэтому при неподвижном двигателе сигнал на его выходах отсутствует и для осуществления пуска с требуемым темпом разгона используется режим частотно-регулируемого синхронного двигателя. При включении ключа 25 на обмотку возбуждения двигателя подается напряжение с регулятора 24 возбуждения, при этом в фазах обмотки статора двигателя появляются импульсы

ЭДС взаимоиндукции, величина которых в каждой фазе зависит от взаимного пространственного положения магнитш х осей индуктора и фазы, и датчик начального положения ротора включае. ключ 22 и устанавливает распределитель 18 в состояние, определяющее включение двух групп вентилей фаз двигателя, соответствующих начально1 му положению ротора. Сигнал с распре делителя поступает на вторые входы переключателя 17 каналов и блока 19 сравнения. При неподвижном роторе двигателя сигнал на выходе блока 5 машинной коммутации отсутствует и выходной сигнал блока 19 сравнения разрешает прохождение сигналов распределителя 18 на выходы переключателя 17 каналов. Одновременно сигнал задания скорости. через ключ 22 поступает,на вход задатчика 21 темпа разгона, сигнал с выхода которого поступает на управляюшие входы блоков сетевой коммутации и преобразователя 20 сигнал управления-частота. Импульсы с выхода преобразователя 20 поступают на управляющий вход распределителя 18, выходной сигнал которого управляет переключением групп вентилей фаз двигателя с частотой, задаваемой задатчиком 21 темпа разгона. При этом,ротор двигателя начинает вращаться и при достижении скорости вращения определенной величины ЭДС вращения двигателя возрастает настолько, что на выходах датчика 3 частоты и фазы двигателя и блока 5 машинной коммута- .

1137562 цин появляется сигнал, однозначноопределяющий частоту и фазу включения групп вентилей фаз двигателя и соответствии с частотой и фазой ЭДС вращения двигателя. При совпадении сигналов на выходах блока 5 машинной коммутации и распределителя 18 блок сравнения 19 дает разрешение на прохождение сигнала с -выхода блока 5 машинной коммутации на выходы нере- . 10 ключателя 17 каналов. В дальнейшем устройство работает так же, как устройство по первому вариайту, Схема датчика скорости на фиг. 3 содержит реверсивный счетчик 26., сум-ц мирующнй вход которого подключен к выходу логической ячейки ИЛИ 27, а вычитающий вход к выходу преобразова теля 28 напряжение-частота, вход которого связан с выходом преобразова- 2п теля 29 код-напряжение, входом под-.

/ ключенного к выходу реверсивного . счетчика 26. Входы логической ячейки

ИЛИ 27 связаны с выходами датчика частоты и фазы двигателя через диффе- 2S ренцирующие цепочки 30.

Выходные сигналы ю каналов датчика 3 частоты и фазы .двигателя дифференцируются КС-цепочками 30 и через логическую ячейку ИЛИ 27 поступают ЗО на вход цифровой следящей системы, предназначенной для преобразования . частоты, пропорциональной скорости вращения в двоичный код и s аналоговый сигнал. Импульсы с выхода логической ячейки ИЛН 27 поступают на сумми35 рующий вход реверсивного счетчика, ;при этом на выходе счетчика появляегся код, пропорциональный числу поступивших импульсов„ преобразуемый преобразователем 29 код-напряжение в напряжение, которое преобразует" ся сйова в частоту с помощью преобразователя 28 напряжение-частота, импульсы которой подаются на вычитаю45 щий вход реверсивного счетчика. Когда частота импульсов на суммирующем входе реверсивного счетчика сов адает с частотой на.вычитающем входе счетчика, система находится в состоянии равновесия. Напряжение на выходе преобразователя 29 код-напряжение и код на выходе реверсивного счетчика

-однозначно определяются частотой вращения двигателя.

Схема датчика начального положения ротора (фиг. 4) включает в себя три однотипных канала (А, В, С) но

12 числу фаз двигателя, каждый из которых содержит пороговое устройство 31, двумя выходами связанного с R u S входами RS-триггера.32, причем эти выходы шунтированы цепочкой из встречно-последовательно соединенных диодов 33, средняя точка которой соединена .с одним из входов первой логической ячейки И 34, а два других входа этой ячейки связаны с выходами первых логических ячеек И 35 двух других каналов датчика. Первый выход

RS-триггера соединен с первым входом второй логической ячейки, И, второй его выход связан с первым входом третьей логической ячейки И 36, а оба вторых входа этих ячеек соединены с выходом первой логической ячейки И 34.

Используемый в варианте второго устройства датчик начального положения ротора работает следующим образом.

В момент включения ключа 25(фиг. 2) подается напряжение на обмотку возбуждения двигателя, в обмотках фаз двигателя наводится импульс ЭДС взаимоиндукции, амплитуда которого тем меньше, чем ближе угол между магнитными осями фазы и индуктора к 90 эл. град. На выходах пороговых устройств

31 (фиг. 4) появляются импульсы, длительность которых тем меньше, чем меньше амплитуда импульса ЭДС взаимоиндукции в соответствующей фазе двигателя, à в зависимости от знака этой ЭДС импульсы появляются на первом либо на втором выходах пороговых устройств, устанавливая в соответствующее состояние триггеры 32., По окончании переходного процесса в обмотке возбуждения двигателя на выходе логической ячейки И 34 канала датчика, подключенного к фазе двигателя с минимальной ЭДС взаимоиндукции,, устанавливается уровень О, а на двух других ячейках 34 уровень "1". Сигналы на входах логических ячеек И 34, образующих триггер определения мини,мальной ЭДС взаимоиндукции, имеющий три установочных состояния, и на выходах триггеров 32, определяющих знак ЭДС вэаимоиндукции в соответствующей фазе, однозначно определяют сигналы на выходах логических ячеек

И 35 и 36, а значит и группы вентилей фаз двигателя, которые необходимо включить, 1137562

14

Таким образом, раздельное формирование датчиками частоты и фазы питающей сети импульсов и выпрямительными и инверторными углами, формирование

HMIIQJIhCOB 06 OTCjTCTBHH IIPOBOPHMOCTH вентильных групп и формирование по командам частоты и фазы с учетом как наличия, так и отсутствия проводимости в.вентильных группах позволяет автоматически и взаимосвязанно менять как начало коммутации вентильных групп на включение, так и на отключение. При этом на малых скоростях ЗДС сети и ЭДС двигателя оказываются сфазированными, а длительность проводимости каждой вентильной группы не зависит от продолжительности коммутации. Блокировка датчиков сигналов в наличии и отсутствии коммутации при достижении двигателем задан- щ ной скорости позволяет использовать на средних и больших скоростях толь-. ко машинную коммутацию, сохраняя положительные свойства известного способа, а использование на малых ско- 25 ростях сетевой коммутации, автоматически перестраиваемой по сигналам датчика частоты и фазы двигателя, позволяет обеспечивать устойчивую работу на малых скоростях как при чисто сетевой, так и при смешанной коммутации. Исключение в первом варианте устройства логических ячеек ИЛИ из параллельных каналов формирования управляющих импульсов и выбор режима по командам датчиков с помощью логических ячеек И исключает неопределен ность в выборе режима коммутации и избыточность логических преобразований в системе управления, что повышает устойчивость работы устройства.

Введение во втором варианте устройства автономного канала задания частоты, статического датчика частоты и фазы двигателя в сочетании с датчиком начального положения ротора и узлами блокировки позволяет повысить надежность системы управления вентильным двигателем и обеспечить начальную фазу разгона по схеме частотного пуска синхронного двигателя с бестолчковым автоматическим переходом на схему вентильного двигателя

В этом случае исключается асинхрон-ный пуск, сопровождаемый большими .токами и небольшими динамическими моментами. Второй вариант устройства

1может быть особенно эффективен в установках, где по техническим условиям установка на валу двигателя датчика частоты и фазы недопустима, например в тяговых приводах с аккумуляторами кинетической энергии.

1137562

1 137562

1137562

Составитель В.Тарасов

Редактор О.Колесникова Техред Т.Иаточка

КорректоР Л.Пилипенко

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 10538/41 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5