Здравствуйте.

Требуется управлять синхронным двигателем СД-54 (РД-09).
Управлять нужно направлением вращения и скоростью.

Прошу обратить внимание на предполагаемую схему.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

В качестве коммутирующих элементов используются твердотельные реле. Конденсатор С1 — гасящий, С2 — фазосдвигающий.

Управлять скоростью предполагаю ШИМом, хотя понимаю, что это не совсем корректно в случае синхронного двигателя. В случае неудачи без этого можно обойтись.

А вот направлением вращения управлять необходимо. Очевидно, серьёзная проблема заключается в возможности короткого замыкания не только при включении обоих тиристоров, но и при переходных процессах.

Несмотря на то, что команды формировать будет микроконтроллер, защиту хотелось бы осуществить не на программном, а на аппаратном уровне.

Как видно из схемы, вероятность КЗ возникает при перепаде уровня сигнала направления вращения «НАПРАВЛ.»

Решить проблему я попытался следующим образом.
На элемент DD1 «3И» поступает ШИМ или постоянный уровень, открывающий реле.
При перепаде уровня сигнала направления на элементе DD2 «Исключающее ИЛИ» вырабатывается сигнал, закрывающий элемент DD1 «3И», на время выключения тиристора (~10 мс).
Для предотвращения начала переходных процессов на тиристорах до запрещения DD1 — на элементе DD3 происходит задержка сигнала управления направлением и коммутация на DD1 взаимоинверсных сигналов.

Такое решение мне кажется громоздким. Существует ли более изящное решение или, быть может, специальная микросхема задержки?

Ещё вопрос по типу твердотельных реле.
Как известно, существуют так называемые ZERO-CROSS и RANDOM-ON виды реле. В PDF от Sharp’a сказано следующее:
«Particular attention needs to be paid when utilizing SSRs that incorporate zero crossing circuitry. If the phase difference between the voltage and the current at the output pins is large enough, zero crossing type SSRs cannot be used. The result, if zero crossing SSRs are used under this condition, is that the SSR may not turn on and off irregardless of the input current. In this case, only a non zero cross type SSR should be used in combination with the above mentioned snubber circuit selection process.»
Отсюда следует, что в случае большой фазовой разности между выходным током и напряжением (как раз данный случай) ZERO-CROSS реле применять нельзя. С какими свойствами реле данного типа это связано?
В каких случаях тот или иной тип предпочтительней?

Большое спасибо. Всего хорошего.

Нельзя переключать оптопару если в контуре течет ток, т.е в этот момент прошлая оптопара еще не закрыта будет КЗ. Надо ставить датчик проводимости. Как первая оптопара закроется с запасной выдержкой только включаешь вторую оптопару.
А задержку можно просто сделать, берешь RC цепочку (высчитай) до высокого лог уровня, вот и вся задержка, только нужно запасом порядка 20 мс, после сигнала датчика проводимости.
Кстати ШИМ тут незачем, он же не влияет на частоту сети. Скорость у тебя будет постоянная (Будет зависеть от чатоты сетевого напряжения). Для изменения частоты ставят инвертор с выпрямителем.

Спасибо за ответ.
Пока не понятно, как реализовать контроль тока в контуре.
На данный момент нашёл лишь датчики тока от Honeywell, но они велики и избыточны по своим параметрам...

Ток мерять зачем? Двигатель в вашей схеме, по частоте вращения - не управляется .

evgeny_ch, измерение тока в контуре нужно для предотвращения включения одного из тиристоров, пока работает другой.

а помоему, не надо для такой схемы огород городить. Емкость гасящего конденсатора невелика, и емкосной ток будет небольшой. Даж в случае одновременного открытия обоих оптотиристоров ничего страшного не произойдёт - схема будет гасящим коденсатором в сети повышать косиус фи
поэтому схему можно безболезненно упростить до минимума. Подключить светодиоды оптотиристоров прямо к микроконтроллеру, через буферы. Один вывод порта микроконтроллера будет включать ход "вперёд" а другой вывод - ход "реверс"
Про регулирование частоты думаю так же можно забыть, моторчик то синхронный, аффтор сам сказал. А даже если бы и асинхронный, всё равно, характеристики асинхронного двигателя шибко ухудшаются когда начинаешь баловаться с напряжением питания. Целесообразней коллекторный двигатель применить, тогда ШИМ позволит без особых потерь плавно частоту вращения менять

Syberium, и я начинаю склоняться к коллекторному двигателю. Только вот та же мощность двигателя обойдётся в немалый трансформатор, да и вряд ли есть альтернатива СД(РД) среди других типов и видов по ресурсу работы (18000 часов)...

вспонимл где я видел эти моторчики - раньше их выкавыривал со старых самописцев
ассинхронные, несколько ватт мощности, но из за встроеного редуктора большой крутяший момент и вдобавок герметичные
альтернативы таким устройствым немного

Если есть ток, значит есть разность потенциалов, т.е открыта одна оптопара, то вторую ни в коем случае нельзя включать, будет хорошее кз!!!! Меня еще одно удивляет. Как вы хотите ШИМом в такой схемой управлять частотой, это посто нереально(пусть даже асинхронный). Для этого существуют матричные преобразователи, так называемые непосредственные преобразователи (AC/AC с изменением частоты) , без звена постоянного тока. Управление же ШИМом возожно только после выпрямления переменного напряжения в постоянное и только потом идет управление оптопарами, причем транзисторными а не симмисторными ключами. Конденсатор в этой схеме нужен то всего то для создания двухфазноо режимма используя однофазную сеть. Получается два поля сдвинутых на 90 градусов.
В вашем случае просто надо взять движок постоянного тока(Он на постоянных магнитах и у него высокий момент) (для таких мощностей лучше варианта нет), и можно будет спокойно управлять ШИМом(т.е средним напряжением , сл-но скоростью). для реверса берутся четыре ключа, два работают в одном направлении, два в другом. оптопары можно взять только для развязки слаботочные, далее ставятся усилки для управления 4-мя транзисторами (до 3кВт применяют MOSFET, выше IJBT) для получения постояного напрядения берешь 4 диода и фильр на выходе. и все. Если что-то непонятно пишите.

Всем большое спасибо за участие.

Вы решили задачу? Очень интересно узнать как именно.

На данный момент в железе ничего не реализовано: я решил заменить синхронник СД-54 на асинхронник РД-09 (пока не нашёл) с целью получить возможность управлять скоростью. При помощи четырёхканального твердотельного реле от CRYDOM планирую коммутировать три-четыре гасящих конденсатора разной ёмкости. Получится некоторое подобие трёх-четырёх разрядного ЦАПа.
Защиту от сквозного тока решил сделать полнотью аппаратной с использованием датчика тока и жёсткой логики.

.
Если только менять направление то можно включить след образом(для СД или РД с обмотками
на 127 В)
Обмотки вкл последовательно и прямо на 220В.Параллельно обмоткам конденсаторы 0.15...0.47.
Также паралельно обмоткам цепочку кондесатор 1.0....2.2 мкФ и ключ.Переключая ключи меняете направление.А ключ например КМОС3061 оптосимистор с Zero crosing. И про сквозняки забудете. А твердотельное реле для этих движков пожалуй слишком роскошно.И для управления скоростью надо менять частоту питания,или будете терять мощьность.

Уважаемый Lexdaw, не могли бы Вы схематично изобразить сказанное Вами про включение обмоток? Очень интересно, нигде не видел такого решения. Ну а потеря мощности при регулировке скорости не страшна.
Спасибо.

Схему набросал в PICAD. С1,С2 --0,1....0,47 мКф. С3...С4 --0,68...2,2мкФ.На схеме 2 варианта ключей для смены напрвления.Лучше конечно же синхронизировать управление по переходу сети через ноль
(например от транса питания).Эта схема для управления напрвлением вращения,хотя от сотношения С1-С3,С2-С4 скорость тоже зависит.