Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является упрощение. Вентильный электропривод содержит синхронный электродвигатель, регулятор токов, датчик положения ротора, выходы которого подключены к первым входам первого постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), вторые входы которого подключены к выходам задатчика частоты вращения, второе ПЗУ, выходы которого подключены к третьим входам первого ПЗУ, а входы-к двоичному счетчику, связанному с генератором, причем выход первого ПЗУ подключен к регулятору токов. В процессе счета импульсов на выходе второго ПЗУ 6 периодически появляется код числа, причем временная длительность наличия на выходе кода N-го числа пропорциональна 2. Эти коды определяют время подключения соответствующих ячеек памяти первого ПЗУ 4 к его выходу, чем обеспечивается модуляция сигнала на входе регулятора 2 токов. На выходе ПЗУ 4 формируется позиционный сигнал управления со скважностью, задаваемой задатчиком 5 частоты вращения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН,(51)5 Н 02 P 6 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCH0IVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4442929/24-07 (22) 20.06.88 (46) 23.03.90. Бюл, Р 11 (72) В.В.Ледерер (53) 621.313.13.014.2:621.382(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1244779, кл. Н 02 P 6/02, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1249684, кл. Н 02 P 6/02, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 1324088, кл. Н 02 Р 6/02, 1987. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является упрощение. Вентильный электропривод содержит синхронный электродви1, гатель, регулятор токов, датчик по ложения ротора, выходы которого подключены к первым входам первого посто янного запоминающего устройства

„„SU 1552 2 А1

2 (ПЗУ), вторые входы которого подключены к выходам задатчика частоты вращения, второе ПЗУ, выходы которого подключены к третьим входам первого

ПЗУ, а входы — к двоичному счетчику, связанному с генератором, причем выход первого ПЗУ подключен к регулятору токов. В процессе счета импульсов на выходе второго ПЗУ 6 периодически появляется код числа, причем временная длительность наличия на выходе кода и-го числа пропорциональна 2. Эти коды определяют время подключения,.соответствующих ячеек памяти первого ПЗУ 4 к его выходу, чем обеспечивается модуляция сигнала на входе регулятора 2 токов. На выходе

ПЗУ 4 формируется позиционный сигнал управления со скважностью, задаваемой задатчиком 5 частоты вращения.

3 ил.

1552329

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в

50 системах электропривода с вентильными и шаговыми элема родвигателями.

Пель изобретения — упрощение кон5 струкции, На фиг. 1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг.2 таблица прожига второго. постоянного запоминающего устройства; на фиг.3— диаграммы работы регулятора токов.

Вентильный электропривод содержит синхронный электродвигатель 1, обмотки которого подключены к выходам регулятора 2 токов, датчик 3 положения ротора, механически связанный .с ротором синхронного электродвигателя 1. Выходы датчика 3 положения ротора подключены к первой группе 20 входов первого постоянного запомина;ющего устройства 4, вторая группа

; входов которого подключена к выходам задатчика 5 частоты вращения. Электропривод содержит также второе постоянное запоминающее устройство 6.

Дополнительно вентильный электропривод содержит двоичный счетчик 7 и генератор 8.

Тактовый вход счетчика 7 подключен 30 к выходу генератора 8, а выходы подключены к входам второго постоянного запоминающего устройства 6, выходы которого подключены к третьей группе входов первого постоянного устройства 4, Выход старшего разряда второ-. го постоянного устройства б подключен к входу обнуления счетчика 7.

Выходы первого постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 4 подключены 40 к входам регулятора 2 токов.

Задатчик 5 частоты вращения может быть выполнен на основе узла сравнения, аналого-цифрового преобразователя и тахогенератора, механически 45 связанного с ротором (на фиг. 1 показано пунктиром).

Вентильный электропривод работает следующим образом.

С генератора 8 высокочастотные импульсы поступают на тактовый вход счетчика 7; Счетчик 7 считает импульсы и последовательно опрашивает ячейки памяти второго ПЗУ 6. Если счетчик

7, например, восьмираэрядный (п=8), то второе ПЗУ 6 имеет четыре выхода и в нем записана следующая информация (фиг„ 2): по первому адресу запи-- саны "О" (0000) или "О" в шестнадцатиричном коде, во втором и третьем адресах записаны "1" (1000), в следующих четырех адресах записаны "2" (0100). Далее число "3" (1100) записано в восьми ячейках, число "4" (0010) — в 16, число "5" (1010) в

32, число "6" (0110) в 64, число "7™ (1110) в 128 ячейках. Число "О" (0001) записано в последней ячейке.

Числу "8" соответствует появление

"1" в старшем четвертом разряде, который соединен с входом обнуления счетчика 7. Счетчик 7 сбрасывается на

"О", затем опрос ячеек памяти повторяется снова, Поскольку выходы второго ПЗУ 6 соединены с третьей группой входов первого ПЗУ 4, то к выходам последнего будут поочередно подключаться ячейки памяти. При этом первые ячейки памяти будут подключены в течение одного тактового интервала (число "О" во втором ПЗУ 6 записано в одной ячейке), вторые ячейки — в течение двух тактовых интервалов (число

"1" во втором ПЗУ 6 записано в двух ячейках памяти), третьи ячейки памяти — в течение четырех тактовых интервалов (число "2" во втором ПЗУ

6 записано в четырех ячейках памяти), i-,е ячейки будут подключены в течение

2 тактовых интервалов (число "i" во втором ПЗУ записано в 2 ячейках памяти).

Если на всех выходах задатчика 5 частоты вращения присутствуют "О" (задаваемая скорость равна "О"), то в том массиве памяти ПЗУ 4, который соответствует такому сочетанию его вторых входов., во всех ячейках будут записаны "О". При этом токи в фазах электродвигателя 1 равны нулю, он неподвижен.

Предположим, что с задатчика 5 частоты вращения поступил код, соответствующий какому-либо определенному моменту на валу двигателя. Предварительно в ячейки памяти первого ПЗУ

4 по соответственным адресам были записаны коды требуемых значений тока, протекающих через обмотки для создания заданного момента, Поскольку время опроса каждой ячейки памяти ПЗУ 4 пропорционально весу записанного в ней разряда, то на каждом выходе ПЗУ

4 будет последовательность импульсов, при этом отношение суммарной длительности импульсов к периоду опроса бу5

1552 дет пропорционально записанному коду токов. Хотя регулятор 2 токов рабо. тает в ключевом режиме (ток на его выходах равен либо нулю либо номиt

5 нальному зна анию), среднее значение тока через обмотку может изменяться от нуля до номинального значения, поскольку суммарная длительность импульсов на выходах ПЗУ 4 пропорциональна двоичному коду, записанному в ПЗУ 6. Путем последовательного onроса и ячеек памяти ПЗУ 4, можно поН лучить 2 дискретных значений тока через обмотки электродвигателя 1. Для !5 опроса и ячеек памяти используется

1оя,п входов ПЗУ 4. При п=8 используется три адресных входа и задается

256 дискретных значений тока.

При этом, поскольку положение 20 ротора электродвигателя 1 известно по показаниям датчика 3, токи в обмотках формируются таким образом, чтобы вектор МДС статора был перпендикулярен вектору МДС ротора (положение векто- 25 ра МДС статора определяется соотношением токов в фазах). При этом будет достигнут максимальный момент.

Под действием момента ротор электродвигателя 1 начинает поворачиваться. 30

При повороте на определенный угол изменится состояние выходов датчика

3. К выходам ПЗУ 4 подключаются другие ячейки памяти, в которых записаны значения токов обмотки, соответствующие прежней частоте вращения, но для другого положения ротора.

Вследствие этого опять вектор ИДС статора будет перпендикулярен вектору МДС ротора. Далее процессы сле- 40 дуют аналогично. Для каждого значения частоты вращения и положения ротора в ПЗУ 4 записаны определенные значения токов в обмотках.

При изменении состояния на выхо- 45 дах задатчика 5 частоты вращения характер функции тока остается прежним, но амплитуда изменяется в соответствии с требуемым значением частоты вращения ротора электродвигателя 1, 50

При смене требуемого направления вращения очередность подключения фаз изменяется на противоположную. На фиг. 3 показаны возможные функции изменения токов в зависимости от положения ротора. По ординате отложены .значения токов в фазах, по абсциссе — возможные положения ротора. На фиг. За показан случай, когда часто329

6 та врашения це равна нулю, и движение осуществляется в одном направлении, а на фиг. Зб — движение осуществляется с большей частотой вращения в обратном направлении. При наличии у задатчика 5 (k+I) выходов обеспечивается 2 дискретных значек ний частоты вращения в одном направлении и столько же в противоположном.

Оптимальное количество выходов у датчика 3 положения ротора равно двум или трем. В первом случае положение ротора электродвигателя 1 определяется с точностью+45 и пульсао ции момента для 4-фазного электродвио гателя 1 составляют (1-cos 45 ) 7

"100X =30 . Во втором случае положение ротора определяется с точностью

+28,5Х и пульсации момента составляют (1-cos 22,5 ) 1007 =8X.

Оптимальное количество входов пер-. вого ПЗУ 4, подключенных к выходам второго ПЗУ 6, равно трем. При этом можно задать 256 дискретных значений тока через фазу электродвигателя 1.

Таким образом, достоинством устройства является простота конструкции. Вместо трех ПЗУ и трех цифроаналоговых преобразователей оно содержит два ПЗУ и счетчик. При этом надо отметить, что счетчик и второе ПЗУ работают независимо от задатчика частоты вращения и датчика положения ротора. Фактически они вырабатывают функцию, необходимую для работы устройства и являющуюся только функцией времени. Поэтому, если в иэделие входит несколько электроприводов (например, станок или робот, в которых движения осуществляются одновременно по нескольким координатам), то бдного комплекта ПЗУ и счетчика достаточно для работы любого количества аналогичных электроприводов. При этом выходы второго ПЗУ 6 будут подключены к вторым входам первых ПЗУ 4 во всех электроприводах. В этом случае упрощение еще более значительно,. так как при ПЗУ и три ЦАП в известном устройстве заменяются всего одним ПЗУ в предлагаемом.

Формула из об рет ения

Вентильный электропривод, содержащий синхронный, электродвигатель, обмотки которого подключены к выходам регулятора токов, датчик положения ротора, механически связанный с

1552329

3656 б 686 f6 66 66667

3 77 77777X7777 7777

Г 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 8

4 . g

E /Y

1239S6 78 1 Z 395 78

Составитель А.Иванов

Техред Л.Олийнык

Корректор А.Обручар

Редактор E.Ïàïé

Заказ 338 Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ротором синхронного электродвигателя, выходы которого подключены к первым входам первого постоянного запоминающего устройства, вторые входы которого подключены к выходам задатчика частоты вращения, второе постоянное запоминающее устройство, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения, в нега дополнительно введены генератор и двоичный счетчик, тактовый вход которого подключен к выходу генератора, а выходы подключены к входам второго постоянного запоминающего устройства, выходы которого подключены к третьим входам первого постоянного запоминающего устройства, а выход старшеМ разряда подключен к входу обнуления двоичного счетчика, причем выходы первого постоянного запоминающего устройства подключены к входам регулятора тока.