Реверсивный вентильный электродвигатель с регулируемым торможением

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в позиционных следящих системах. Целью изобретения является повышение надежности работы и энергетических показателей . С этой целью в реверсивный вентильный электродвигатель с регулируемым торможением введены пороговый элемент 11, датч1ж 13 направления вращения, логические элементы 12 и 10 ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ и ЗАПРЕТ, а блок 6 формирования сигналов ущзавления преобразователем (П) 4 частоты снаб-, жен входом 15 управления анодной группой ключей П 4, содиненным с выходом элемента 10 ЗАПРЕТ. В электроприводе исключаются перегрузки силовых ключей П 4 и размагничивание; магнита индуктора потоком якоря при торможении, снижаются потери в ключах преобразователя и потери на вихревые токи и гистерезис. 3 ил.

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СоаМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3900112/24-07 (72) 28.05.85 (46) 15 01 87. Бюл. Р 2 (72) В.И.Катаев, С.В.Агапитов, A À.Èâàíîâ, В.К.Лозенко и Л.Н.Негодяев (53) 62-83:621.313.392(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1029368, кл. Н 02 P 6/02.

Конев lO.И., Розно Ю.Н. и Бочка— рев О.Е. Свойства бесколлекторного двигателя гри питании его от трехфазного источника тока. — В кн.: Элек— тронная техника в автоматике, вып.9, "Советское радио", 1977, с. 308-214. (54) РЕВЕРСИВНЬ!Й ВЕНТИЛЪНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С РЕГУЛИРУЕМЪЖ ТОРМОЖЕНИЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в

-Я0 128 2 (5D 4 Н 02 Р 6/02 Н 02 K 29/06 позиционных следящих системах. Целью изобретения является повышение надежности работы и энергетических показателей. С этой целью в реверсивный вентильный электродвигатель с регулируемым торможением введены пороговый элемент 11, датчик 13 направления вращения, логические элементы 12 и

10 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и ЗАПРЕТ, а блок

6 формирования сигналов управления преобразователем (П) 4 частоты снабжен входом 15 управления анодной группой ключей П 4, содиненным с выходом элемента 10 ЗАПРЕТ. В электроприводе исключаются перегрузки силовых ключей П 4 и размагничивание; магнита индуктора потоком якоря при торможении, снижаются потери в ключах преобразователя и потери на вихревые токи и гистерезис. 3 ил.

1 12839

Изобретение относится к электротехнике, в частности к реверсивным вентильным электродвигателям для позиционных следящих электроприводов.

Целью изобретения является повышение .надежности работы и энергетических показателей за счет изменения алгоритма управления ключами преобразователя частоты при реверсе.

На фиг.1 представлена функциональ- 1р ная схема реверсивного вентильного электродвигателя; на фиг.2 — принципиальная схема блока формирования сигналов управления преобразователем частоты; на фиг.3 — временные дкаг- 15 раммы напряжений в узлах функциональной схемы.

Реверсивный вентильный электродвигатель (фиг.1) содержит синхронную машину 1, вал которой механически 20 связан с датчиком 2 положения ротора и датчиком 3 частоты вращения, преобразователь 4 частоты, к выходу которого через датчик 5 тока подключена якорная обмотка синхронной машины 1, а входы подключены к выходам блока б формирования сигналов управления преобразователем 4 частоты, основные входы 7 которого подключены к выходам датчика 2 положения ротора а дополнительный вход 8 управления катодной группой ключей прсобразователя частоты подключен к выходу гистерезксного реле 9, вход которого соедикен с выходом датчика 5 тока, логи- 35 ческий элемент 10 ЗАПРЕТ, один вход которого соединен через пороговый элемент 11 с выходом датчика 3 частоты вращения, а другой вход подключен к выходу логического элемента 12

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, один вход которого соединен с выходом датчика 13 направления вращения, связанного с датчиком

2 положения ротера, а другой объединен с дополнительным входом 14 задания сигнала направления вращения блока 6 формирования сигналов управления преобразователем 4 частоты, дополнительный вход 15 управления анодной группой ключей преобразователя 4 частоты которого соединен с выходом логического элемента 10 ЗАПРЕТ.

Блок 6 формирования сигналов управления преобразователем частоты (фиг.2) может быть реализован на базе различных логических схем, например на трех логических элементах

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16-18. Выходы логи28 2 ческих элементов .6-18 соединены с входами функционального преобразователя 19, который реализован в данном случае в виде дешкфратора 20 двоичного трехразрядного кода в позиционный код и шести двухвходовых логических элементов 21-26 2-ИЛИ. Первые трк вы— хода 27-29 функционального преобразователя 19 связаны с цепями управления анодной группы кличей преобразователя 4 частоты через логические элементы ЗАПРЕТ 30-32, реализованные на логических элементах 2-И, один кз входов которых является управляющим и выполнен инверсным, а второй — кнформацконным. Управляющие входы логических элементов ЗАПРЕТ 30-32 объединены и обра.зуют дополнительный вход

15 блока 6.

Вторые три выхода 33-35 функционального преобразователя 19 связаны с цепями управления катодной групгы ключей преобразователи 4 частоты через логические элементы ЗАПРЕТ á38. Управляющие входы логических элементов ЗАПРЕТ 36-38 объединены и образуют вход 8 блока 6.

Датчик 5 тока мажет содержать по числу секций якорной обмотки трк чувствительных элемен-,а, каждый из которых включен в одну кз секций обмотки якоря синхронной машины 1. Выходы чувствительных элементов образуют трехканальный выход дат-:кка 5 тока.

Датчик 5 тока может содержать цва чувствительных эле..сита, первый кз которых включен в одну кз групп ключей преобразователя 4 частоты,. например в катодную, а второй — в анодную группу диодом моста обратного тока преобразователя 4 частоты. При этом выходы первого и второго чувс-вктельных элементов образуют двухканальный выход датчика. 5 тока.

Датчик 5 тока может быть выполнен с одноканальным выходом к содержать один чувствительный элемент, включенный в одну кз групп ключей преобразователя 4 частоты, например в катодную. При этом последовательно в цепь преобразователя 4 частоты с мостом обратного тока включен диод в направлении, согласном источнику питания, а встречно — параллельно. цепи, состоя— щей кз чувствительного элемента и указанного диода, включен второй диод.

128392.8 переводится в режим динамическ га торможения, так как в режиме торможения на управляющем входе логическс го элемента 10 ЗАПРЕТ. появляется разрешающий сигнал с выхода логического элемента 12 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, на выходе порогового элемента 11 присутствует единичный логический сигнал, сигнализирующий, что частота вращения превышает заданное значение. Вентильный электродвигатель отключен от источника питания. Ток динамического торможения замыкается через открытый транзистор катодной группы ключей преобразователя 4 частоты и диод анодной группы моста обратного Тока.

На интервале времени t - t> ток двигателя меняет знак и нарастает под децствием ЭДС вращения. В момент времени ток двигателя достигает порога срабатывания гистерезисного ре— ле 9, что приводит к появлению на входе 8 блока 6 "единичного" логического сигнала. Закрываются все ключи катодной группы преобразователя 4 частоты. Ток электродвигателя на интервале времени t> — спадает через обмотку синхронной машины 1, диоды моста обратного тока и источник питания, который по отношению к этому току включен встречно. В момент времени t ток достигает порога отпускания гистерезисного реле 9, но так как пороговый элемент 11 сигнализирует о превышении частотой вращения заданного значения двигатель опять переводится в режим динамического торможения. Ток двигателя с момента времени С,1 опять нарастает под . действием ЭДС вращения. Процесс повторяется до момента времени t, когда пороговый элемент 11 фиксирует равенство частоты вращения заданному значению.

Возможно выполнение порогового элемента 11 на базе различных цифро— вых схем сравнения, если датчик 3 частоты вращения формирует на своем выходе информацию, представленную в цифровом коде. Пороговый элемент 11 40 может быть выполнен в виде частотного дискриминатора.

Датчик 13 направления вращения выполняется в виде блока, вход которого подключается к выходу датчика 2 поло- 45 жения ротора. При смене направления вращения на выходе датчика 13 меняется уровень логического сигнала.

Датчик 13 направления вращения может быть выполнен в виде реверсивно- 50 го тахогенератора постоянного тока, установленного на валу синхронной машины 1 °

Pеверсивный вентильный электродвигатель работает следующим образом 55 (фиг.3).

Предположим, что вентильный электродвигатель на интервале времени вращается., например, вправо. В

Таким образом, на интервале времени t — t вентильный электродвигатель находится в режиме двухпозиционного токового регулирования, причем в импульсе регулирования ток двигателя нарастает под действием ЭДС .вращения, а в паузе совпадает с отдачей энергии, запасенной в индуктивности якор ной обмотки в сеть. Такой энергетически выгодный режим особенно целесообразно применить в высоконнерциВыход чувствительного элемента является выходом датчика 5 тока.

Чувствительные элементы датчика 5 тока могут быть любого типа, например резистивные или в виде датчиков Холла, расположенных в зазоре магнитопровода несущего обмотку, по которой протекает измеряемый ток.

Гистерезисное реле 9 в случае, когда датчик 5 тока имеет одноканаль- 10 ный выход, выполнено на основе компаратора с положительной обратной связью. Уровень срабатывания гистерезисного реле задается.

В случае, когда датчик 5 тока име- 15 ет многоканальный выход, например трехканальный, то гистерезисное реле

9 выполняется на основе трех компараторов, причем выходы компараторов подключаются к входам трехвходового логического сумматора, выход, которого является выходом гистерезисного реле.

Пороговый элемент 11 принципиально может быть выполнен на базе аналогового компаратора. В общем случае применяются аналоговые компараторы без гистерезиса, т.е. без обратной связи и без элементов временной задержки. На вход такого порогового элемента подается аналоговый сигнал с датчика 3 частоты вращения, выполненного, например, на базе тахогенератора постоянного тока. момент времени на вход 14 блока Ь поступает сигнал на смену направления вращения. Вентильный электродвигатель

1283928 анных электроприводах, в с.истомах элек траснабженин автОномных объект эв, БЫПОЛНЕННЫХ С )3ОЗМОЖНОСТЬ!О РЕКУ!1Е\ЭЯ ции энергии со стороны нагрузки.

В момент времени с срабатывает

5 пороговый элемент 11, поскольку часT O T cr В Р Е Щ Е Н ИЯ В П Р 0 Ц Е С С Е Т 0 с) М 0 Ж Е Н ИЯ снизилась да установленной вел)!(!Ины.

1<л!очи анадной группы преобразовате.,!я

/ частоты разблокируются и на интер — 10 вале вРемени . — ГЬ электРОДв1!гатель переводится в режим торможения противовклгсчением. Ток двигателя нараст- ет под действием согласно вклгоченных напряжения питания и ЗДС вгящения: В момент времен I t ток двигатсля дос-.Игает порога срабать!вания,.стерсзиснаго реле 9, появляется упр:;.Нляю-щий сигнал 8 блока б и на интервале времени «< — t> электролвигат=.i-; 1;-:с в 20 водится В режим динамического то,".:Io—

:ения, так как при этом блакиру-:;-я одна из групп преобразавате.!я 4 частоть1,, а ключи второй груп!11! ларек:цо-инотся в последовательности, с )Aiв-"тству:ощеи режсиму противавк,! ючснця, . ак как )ДС вращеиияуменьщилась, та о»а. Не может обеспечить дальнейщего нарастания тока двигателя в på.,,!lie динамического торможения и так -па- 30 дает до порога отпускяния гнс-, зисиого реле 9. С момента вре!!Ои)1 пропесс повторяется до мог; !!тя нрем=Hè, когда частота вращ-:.пия сс !с (:таповится нулевоис пт)и это.. )!г!ес-место периодическое потреблеп Io oii г ргии из сети.

С момента времени 1 веп:.!)Ис:.!й! электродвигатель переводи с i! э;-- ;.! с,-! )с

,.уск . Огряниче иие тока в ".ò",o! О.с- "- 4!..

-1ае происходит аналогична ТО:!у.. как 3 T«O РЕЯЛИЗОВЛНО В В(211ТИЛГП!01! ЭЛС!(. ;)(. двигателе, принятаы за г!рота!! и:

Такигс образом, повьг) ение и(-. -;c.)o.îñности обеспечивается за счет иci(лю-- 4=""

-гения вазможности перегрузки силовых кл!очеи преобразователя часто ь: и p çмагничивания магнита ин(суктор- с-,(-n—

I (O:,i ЯКОРЯ при о piloEB Исн(„

Ограничение тока вепти)11,!!"! о э)!ь .— 0 тродвигателя предложенным сбразом позволяет в сравнении с вентильным электродвигателем, в котором ограни-чение тока в режиме торможения проис— ..-одит закрытием всех кл!очей преобра-зователя частоты., снизить )нна... Неские потери в кл!очах пресбра=îoâаттеля частоты, потери в синхронной манн!пе на вихревые токи и гистерезис, с... -,-;, 1

° H: -) Гсс;с

7" \ (I(!

ВХО 1

J ч "с с;1 " : "". с

1 »эе,1!)л:= ., :(i ð !. -(.1 ! гн,,! 1!О С.«!)-. с,. !

О1-)О ".» а .) (,,,(, з, : !

1283928 8 ния анодной группой ключей преобразоватеЛя частоты которого соединен с выходом логического элемента ЗАПРЕТ. ния вращения блока формирования сигналов управления преобразователем частоты, дополнительный вход управлефа . 3

Составитель Y..Ñîí

Техред Б.Кадар

Редактор А.Долинич

Корректор М, Самборская

Тираж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7456!56

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4