Бестрансформаторный цифровой регулятор мощности двигателя постоянного тока

схему формирования модуля управляющего напряжения, при этом выходы первого И второго формирователей открывающих импульсов соединены с первым и вторым входами блока оптронных ключей соответственно, выход которого подключен К двигателю постоянного тока, второй и третий выходы устройства выработки сигнала синхронизации соединены с первыми входами первого и второго формирователей открывающих импульсов соответственно, вход устройства выработки сигнала реверса является входом управляющего напряжения, первый и второй выходы которого соединены со вторыми входами первого и второго формирователей открывающих импульсов соответственно, третьи входы которых соединены с выходом фазосдвигающего узла.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема формирования модуля управляющего напряжения высокочастотного генератора импульсов содержит операционный усилитель, прямой и инвертирующий входы которого щунтировань 1 на корпус диодами для обеспечения прохождения положительного и отрицательного напряжения соответственно.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство выработки сигнала реверса выполнено в виде двух операционных усилителей, причем вход управляющего напряжения соединен с прямым входом первого операционного усилителя и с инвертирующим входом второго операционного усилителя, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства выработки сигнала реверса.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок оптронных ключей содержит два диодных оптрона и осуществляет управление питанием двигателя постоянного тока и гальваническую развязку.Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электроприводами в станкостроении, робототехнике, в системах автоматического управления, различных следящих системах и т.п. с обеспечением регулируемого и реверсивного вращения двигателя постоянного тока.Известна унифицированная система управления мощными тиристорами (Л. Щичков. Блок управления тиристорами // Радио. - 1982. - Не 10. - С. 22), содержащая последовательно соединенные устройство управления тиристорными ключами, устройство формирования импульсов управления, тиристорные ключи, объект управления (двигатель).Недостатком данной системы является то, что она предпочтительна в основном для однофазных устройств, работающих в сети с малым уровнем помех. При многофазном подключении потребуется применение в устройстве высокостабильных элементов с жесткими допусками, тщательная установка режимов работы устройств управления тиристорными ключами по каждой фазе. При повыщенном уровне сетевых помех систему управления придется эффективно защищать от них заграждающими фильтрами.Наиболее близким техническим рещением, выбранным за прототип, является цифровой тиристорный регулятор (Л. Щичков, А. Алексеев // Радио. - 1986. - Не 8. - С. 56-58). Устройство содержит последовательно соединенные высокочастотный генератор импульсов, фазосдвигающий узел, заторможенный генератор высокочастотных импульсов, а также устройство выработки сигнала синхронизации, первый формирователь открь 1 вающих импульсов, второй формирователь открывающих импульсов, блок тиристорных ключей и двигатель. При этом на вход высокочастотного генератора импульсов подается управляющее напряжение, выход заторможенного генератора высокочастотных импульсов подключен к входам первого и второго формирователей открывающих импульсов, а их выходы подключены к первому и второму входам, соответственно, блока тиристорных ключей, выход блока тиристорных ключей подключен к двигателю (блок тиристорных ключей включен в цепь питания двигателя), на вход устройства выработки сигнала синхронизации поступает переменное напряжение питания сети, а его выход подключен на второй вход фазосдвигающего узла.Недостатком указанного устройства является то, что управление напряжением (током), подаваемым в нагрузку (двигатель), происходит без учета полярности управляющего напряжения и двигатель не обладает способностью реверсивного управления, а также то, ЧТО в первом и втором формирователе открывающих импульсов для гальванической развязки применяются импульсные трансформаторы, что увеличивает массогабаритные параметры всего устройства.Одно- и многофазные регуляторы мощности щироко применяются в народном хозяйстве. Поэтому разработка и создание унифицированных модульных систем управления ими позволяет значительно повысить эффективность пускорегулирующей аппаратуры. При этом часто возникает необходимость такого управления двигателем, при котором можно варьировать не только скоростью вращения ротора, но и направлением его вращения.Задачей данного изобретения является создание бестрансформаторного цифрового регулятора мощности двигателя постоянного тока, который позволит осуществлять реверсивное управление вращением двигателя.Техническим результатом осуществления изобретения является улучшение гибкости управления двигателем, так как будет осуществляться управление не только скоростью,но и направлением вращения его ротора.Поставленная задача рещается путем определения полярности управляющего напряжения и формирования открывающих импульсов, поступающих в блок оптронных ключей с учетом знака управляющего напряжения.Для этого устройство содержит последовательно соединенные высокочастотный генератор импульсов, фазосдвигающий узел, заторможенный генератор высокочастотных импульсов, а также первый и второй формирователи открывающих импульсов, четвертые входы которых соединены с выходом заторможенного генератора импульсов, устройство выработки сигнала синхронизации, вход которого является входом переменного напряжения питания сети, первый выход которого соединен со вторым входом фазосдвигающего узла, при этом вход высокочастотного генератора импульсов является входом управляющего напряжения, отличающееся тем, что содержит блок оптронных ключей, устройство выработки сигнала реверса и двигатель постоянного тока, а высокочастотный генератор импульсов содержит схему формирования модуля управляющего напряжения, при этом выходы первого и второго формирователей открывающих импульсов соединены с первым и вторым входами блока оптронных ключей соответственно, выход которого подключен к двигателю постоянного тока, второй и третий выходы устройства выработки сигнала синхронизации соединены с первыми входами первого и второго формирователей открь 1 вающих импульсов соответственно, вход устройства выработки сигнала реверса является входом управляющего напряжения, первый и второй входы которого соединены со вторыми входами первого и второго формирователей открывающих импульсов соответственно, третьи входы которых соединены с выходом фазосдвигающего узла. Схема формирования модуля управляющего напряжения высокочастотного генератора импульсов содержит операционный усилитель, прямой и инвертирующий входы которого щунтировань 1 на корпус диодами для обеспечения прохождения положительного и отрицательного напряжения соответственно. Устройство выработки сигнала реверса выполнено в виде двух операционных усилителей, причем вход управляющего напряжения соединен с прямым входом первого операционного усилителя и с инвертирующим входом второго операционного усилителя,выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства вь 1 работки сигнала реверса. Блок оптронных ключей содержит два диодных оптрона и осуществляет управление питанием двигателя постоянного тока и гальваническую развязку.На фиг. 1 представлена функциональная схема бестрансформаторного цифрового регулятора мощности, на фиг. 2 - принципиальная схема формирования модуля управляющего напряжения высокочастотного генератора импульсов, на фиг. 3 - принципиальная схема устройства выработки сигнала реверса, на фиг. 4 - принципиальная схема устройства выработки сигнала синхронизации, на фиг. 5 - принципиальная схема первого и второго формирователей открывающих импульсов и блока оптронных ключей.Бестрансформаторный цифровой регулятор мощности содержит высокочастотный генератор импульсов 1, фазосдвигающий узел 2, заторможенный генератор вь 1 сокочастотных импульсов 3, устройство выработки сигнала реверса 4, устройство выработки сигнала синхронизации 5, первый формирователь открывающих импульсов 6, второй формирователь открывающих импульсов 7, блок оптронных ключей 8, двигатель постоянного тока 9.Бестрансформаторный цифровой регулятор мощности двигателя постоянного тока работает следующим образом. Под воздействием внещнего управляющего напряжения вь 1 сокочастотнь 1 й генератор импульсов 1 вырабатывает импульсы, частота следования которых зависит от амплитуды управляющего напряжения.При этом зависимость Частоты высокочастотного генератора импульсов 1 от управляющего напряжения определяется выражениемгде Гвги - частота импульсов, генерируемых высокочастотным генератором импульсовСхема формирования модуля в высокочастотном генераторе импульсов 1 выполнена в виде операционного усилителя ВА 2. При этом, если управляющее напряжение положительное, то оно поступает на прямой вход операционного усилителя ВА 2 (прохождение положительного управляющего напряжения на инвертирующий вход ВА 2 щунтируется на корпус диодом /1 Э 1), а если управляющее напряжение отрицательное, то оно поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 1 ЭА 2 (прохождение отрицательного управляющего напряжения на прямой вход ВА 2 щунтируется на корпус диодом УВ 2). В результате полярность напряжения на выходе операционного усилителя ВА 2 не зависит от полярности управляющего напряжения, т.е. формируется модуль управляющего напряжения.С выхода высокочастотного генератора импульсов 1 импульсы поступают в фазосдвигающий узел 2, который определяет момент начала формирования пачки задержанных импульсов в заторможенном генераторе высокочастотных импульсов 3, и, соответственно,момент открытия оптронов.Связь момента открытия оптронных ключей с частотой высокочастотного генератора импульсов определяется выражениемВГИ где З - время задержки начала формирования пачки импульсов заторможенным генератором высокочастотных импульсов относительно начала положительной полуволны питающего напряженияСигнал с выхода заторможенного генератора высокочастотных импульсов 3 поступает на четвертый вход первого формирователя открывающих импульсов 6 и на четвертый вход второго формирователя открывающих импульсов 7.Принципиальная схема устройства выработки сигнала реверса 4 содержит операционные усилители 1 ЭА 1, ВА 2 и ВАЗ, при этом для повыщения чувствительности происходит предварительное усиление Пупр на ВА 1, далее управляющее напряжение Пупр подается на инвертирующий вход на ВА 2, и на неинвертирующий вход на ВАЗ. В результате на вь 1 ходах операционных усилителей будут формироваться сигналы логической единицы (вь 1 ход ВА 2) и логического нуля (выход ВАЗ) при положительном управляющем напряжении и наоборот - при отрицательном. Далее сигнал с первого выхода устройства выработки сигнала реверса 4 поступает на второй вход первого формирователя открывающих импульсов 6, а сигнал со второго выхода - на второй вход второго формирователя открь 1 вающих импульсов 7.Сигналы с выходов первого и второго формирователей открывающих импульсов поступают в блок оптронных ключей 8, который содержит два диодных оптрона 7131 и /1 Э 2.При этом оптрон, на светодиод которого поступает открывающий импульс, определяется сигналами, поступающими в формирователи открывающих импульсов из устройства вь 1 работки сигнала реверса 4. Фотодиоды оптронов включены таким образом, что при поступлении управляющего сигнала открывается тот фотодиод, который соответствует полярности управляющего напряжения, то есть направлению вращения ротора двигателя, и в нагрузку поступают импульсы переменного напряжения питания положительной или отрицательной полярности соответственно, при этом скорость вращения двигателя постоянного тока 9 определяется фазой открытия диодного оптрона.На вход устройства выработки сигнала синхронизации 5 поступает переменное напряжение питания. Входной каскад состоит из двух встречно включенных транзисторных оптронов УТ 1 и УТ 2. На выходах оптронов формируются последовательности прямоугольных импульсов, соответствующих положительным и отрицательным полуволнам переменного питающего напряжения, и поступают в две идентичные цепи, в которых нормируются по уровню логической 1, дифференцируются и суммируются. В результате на выходе устройства выработки сигнала синхронизации 5 получается последовательность импульсов, соответствующих точкам нуля переменного напряжения питания. Сигнал СИНХРОНИЗЗЦИИ поступает на второй вход фазосдвигающего узла 2, на первый вход первого формирователя открывающих импульсов 6 и на первый вход второго формирователя открывающих импульсов 7.Применение данного изобретения расщиряет возможности по созданию различных систем управления и круг рещаемых ими задач.