Вентильный электродвигатель
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦПАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1032555
3(511 Н 02 K 29/
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3428020/24-07 (22) 26.04.82 (46) 30.07.83, Бюл. М 28 (72) О,А,Серков и В.Ф.Шепелин (71) Всесоюзный ордена Трудового
Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестрое.ния (53) 621 ° 31 3. 13. 014. 2 и 621, 382 (088. 8) (56} 1, Авторское свидетельство СССР и 692015, кл. H 02 К 29/04, 1977.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3225137/24-07, кл. Н 02 К 29/00, 1981. (54)(57) ВЕНТИЛЬНИЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий синхронную машину, якорные ббмотки которой подключены к источнику. переменного .напряжения с помощью зависимого преобразователя частоты со сглаживающим дросселем, обмотки которого подключены последовательно к цепи выпрямленного то,ка, два вспомогательных тиристора, включенных между выходами выпрямителя и нулевой точкой обмотки синхронной машины, блок регулирования и блок импульсно-фазового управления выпрямителем, блок управления принудительной коммутацией, входы которого подсоединены к датчику положения ротора и датчику нуля тока, а выход - на вход блока импульсно-фазо-вого управления выпрямителя и на управляющие электроды вспомогательных тиристоров, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения массы и габаритов, введены нуль-орган и измерительная обмотка сглаживающего дросселя, подключенная на вход нуль-органа, блок управления принудительной коммутацией снабжен дополнительным входом, соединенным с выходом нуль-органа.
1 10
Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемому электроприводу с вентильными элентродвигателями.
Известен вентильный электродвигатель, в котором для расширения диапазона регулирования скорости вращения дополнительно введено устройст во регулирования . длительности шунтирования дросселя, один вход которого подключен к датчику нуля выflpRMJleHHol-o напряжения (1 J, Недостатком данного вентильного электродвигателя является необходимость применения,в датчике нуля выпрямленного напряжения, подключенного на заменимы силового выпрямителя, гальванической развязки на магнитных или оптронных элементах) входных и выходных цепей. Кроме того, конденсаторы и сопротивления R-С цепочек B Bpíòèëüíàì двигателе, должны выбираться иэ условий наличия на выходе логических элементов
ИЛИ сигнала, длительность которого больше длительности межкоммутационного интервала тиристоров выпрямителя (3-5 мс) и R-С цепочки получаются громоздкими, Все это увеличивает массу и габариты вентильного двигателя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату предлагаемому является вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, якорные обмотки которой подключены к источнику переменного напряжения с помощью зависимого преобразователя частоты со сглаживающим двухобмоточным дросселем, два вспомогательных тиристора, подсоединенных между выходами выпрямителя и нулевой точкой синхронной машины, блок регулирования и блок импульсно-фазового управления выпрямителем, блок управления принудительной коммутацией, входы которого подсоединены к датчику положения ротора и датчику нуля тока, а выходна вход блока импульсно-фазового управления выпрямителя и на управляющие электроды вспомогательных тиристоров (2).
Недостатком известного вентильного электродвигателя являетея то, что при скоростях ротора, значительно отличных от нуля, происходит рост противо-ЗДС двигателя и, следователь но, смещение в сторону опере>нения
32555 3
55 точки равенства нулю разности мгновенных значений противо-ЗДС двигателя и выпрямленного напряжения сети, а значит, и смещение точки начала спада тока в звене постоянного тока преобразователя и фазе двигателя, выходящей иэ работы. Зто приводит к ненужной задержке начала коммутации тока фаз и потере момента двигателя из-за увеличения угла сдвига между первыми гармониками ЗДС и тока фаэ двигателя. Увеличение тока для компенсации снижения момента двигателя увеличивает потери, что в конеч. ном итоге увеличивает его массу и габариты вентильногo электродвигателя в целом.
Цель изобретения - снижение массы и габаритов вентильного электродвигателя путем уменьшения колебаний угла сдвига между первыми гармониками тока и ЗДС фаз двигателя.
Указанная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем синхронную машину, якорные обмотки которой подключены к источнику переменного напряжения с, помощью зависимого преобразователя частоты со сглаживающим дросселем, обмотки которого подключены последовательно к цепи выпрямленного тока, два вспомогательных тиристора, подсоединенных между выходами выпрямителя и нулевой точкой синхронной машины, блок регулирования и блок импульснофазового управления выпрямителем, блок управления принудительной коммутацией, входы которого подсоединены к датчику положения ротора и. датчику нуля тока, а выход - на вход блока импульсно-фазового управ " ления выпрямителя и на управляющие электроды вспомогательных тиристоров, введены нуль-орган и измерительная обмотка сглаживающего дросселя, подключенная на вход нуль-органа, блок управления принудительной коммутацией снабжен дополнительным входом, соединенным с выходом нульоргана.
На фиг. 1 изображена схема вен"" тильного электродвигателя; на фиг.2временные диаграммы, поясняющие его работу, Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, якорные обмотки которой подключены к источнику переменного напряжения с помо»
- щью зависимого преобразователя 3
3 1 частоты со сглаживающим дросселем
З„два вспомогательных тиристора
4 и .5, подсоединенных между выходами выпрямителя 6 и нулевой точкой синхронной машины 1, блок 7 регулирования и блок 8 импульснофазового управления выпрямителем, Блок 9 управления принудительной коммутацией, входы которого подсоединены к датчику 10 положения ротора и датчику 11 нуля тока, а выход на вход блока 8 импульсно-фазового управления выпрямителя 6 и на управляющие электроды вспомогательных тиристоров 4, 5 нуль-орган 12 и измерительная обмотка !3 сглаживающего дросселя 3, подключенная на вход нуль-органа l2, выход которого соединен со. входом блока 9 управления принудительной коммутацией. Преобразователь 2
T частоты имеет также инверюр 14 на тиристорах.
Блок 9 управления принудительной коммутацией содержит управляемый ключ 15, вход которого подключен на выход устройства 16 для регулирования длительности шунтирования, состоящего иэ статического триггера 17 и логического элемента 18 И-.НЕ, логический элемент
19 И-НЕ, включенный между входом устройства 16 для регулирования дли" тельности шунтирования и выходами статических триггеров 20 и 21, первые входы которых соединены с дат- 1 чиком 10 положения ротора через устройства 22 и 23 дифференцирования и логического суммирования фронтов сигналов с датчика 10 положения ротора,- а вторые входы объединены и соединены с да чиком 11 нуля тока, схемы 24 и. 25 совпадения, включенные между управляющими электродами вспомогательных тиристоров
4 и 5 и выход устройства 16 для ре" гулирования длительности шунтирова" ния. Имеется также датчик 26 скорости, выход которого подсоединен на вход блока 7 регулирования выпрямителя 6.
Устройство работает следующим об- разом.
В исходном состоянии схемы, ког да напряжение управляющего источни» ка U равно нулю, углы управления
3 тиристорами выпрямителя 6 состав-. ляют например, 160 эл.град. Вы032555
4 прямленный ток равен нулю, ротор синхронной машины 1 неподвижен, сигнал на выходе датчика 11 нуля тока равен логическому нулю. В этом случае с выхода датчика 10 положения ротора снимаются два постоянных сигнала, которые подаются на управляющие электроды тиристора. Постоянный сигнал с датчика 1.0 положения
ip ротора не проходит через устройства дифференцирования и логического суммирования 22, 23 и на их выходе присутствует логическая единица, которая не влияет на состояние стати"
15 ческих триггеров 20 и 21, выполненных на транзисторах и-р-и проводимости. Нулевым сигналом с датчика
11 нуля тока статические триггеры
20 и 21 переводятся в состояние, когда на их выходах появляются логические единицы, которые подаются на вход логического элемента. 18 ИНЕ. Ha выходе логического элемента 19 И-НЕ появляется логический нуль, который переключает статический триггер 17 в состояние, когда на его выходе сигнал отсутствует логический нуль. Тиристоры 4 и 5 закрыты, управляемый ключ 15 на тран30 эисторе также закрыт.
При подаче управляющего напряжения с источника U на вход блока
7 регулирования выпрямителя напряжение на его выходе растет, углы управления тиристорами выпрямителя. становятся меньше 90 эл. град, на
его выходе появляется напряжение и по двум секциям якорной обмотки синхронной машины 1, подключенной к выпрямителю 6 двумя открытыми тиристорами инвертора 14, начинает протекать ток, создавая вращающий момент. Ротор синхронной машины поворачивается и при определенном его положении на одном из выходных зажимов датчика 10 положения ротора сигнал исчезает,. а на другом появляется. При этом появляющийся сигнал с датчика 10 положения ротора проходит через устройство 22 (или 23) дифференцирования и логического суммирования фронтов сигналов с датчика положения ротора на вход статического триггера 20 (на его входе появляется логический нуль), статический триггер 20 переключается, на входе логического элемента 19 И-HE появляется логический нуль, а на ее вы1032555
35 ходе - логическая единица. В момент появления логической единицы с логического элемента 19 И-НЕ в случае наличия логической единицы на выходе нуль-органа 12 (появляется, когда мгновенное значение противо-ЭДС инвертора 14 становится больше мгновенного значения ЭДС выпрямителя б и ток в силовых обмотках сглаживающего дросселя 3 начинает уменьшаться), на выходе логического элемента
18:И-HE появляется логический нуль, который переключает статический триггер 17.
При переключении статического триггера 17 сигналом с него уп" раВляемый ключ 15 на транзисторе открывается и вход блока 8 импульсно"Фазового управления выпрямителя 6 шунтируется. Углы управления тиристорами, выпрямления устанавли-" ваются равными 160 эл.град, и напряжение сети оказывается включенным встречно направлению тока выпрямителя. Одновременно через логическую схему 24 совпадения откры" вается тиристор 4 и ток секции якор" ной обмотки, выходящей из работы, начинает резко уменьшаться. Ток в секции якорной обмотки, остающейся в работе, в это время протекает через тиристор 4 и полуобмотку дросселя 3, несколько увеличиваясь за счет электромагнитной энергии другой полуобмотки, ток в ко" торой спадает до нуля.
После снижения тока выходящей из работы секции якорной обмотки до нуля и закрытия тиристора и инвертора 14 статический триггер 20 сиг" налом с датчика 11 нуля тока переключается в исходное состояние, ког да на его выходе логическая единица, на выходе логического элемента
19 И-НЕ появляется логическйй нуль и триггер 17 также переключается в исходное состояние, когда на выходе его сигнал отсутствует, управляемый ключ 15 на транзисторе закрывается и сигнал с управляющего электрода тиристора 4 снимается. При этом вход блока 8 импульсно-Фазового управления выпрямителя 6 расшунтируется, углы управления тиристорами выпрямителя становятся меньше 90 эл.град. и на выходе выпрямителя 6 появляется положительное напряжение, под действием которого ток вступающей в работу секции якорной обмотки нарастает до номинального значения, После выравнивания токов s силовых полуобмотках дросселя 3 тиристор 4 закрывается, Таким образом, сигнал на выходе устройства 16 для регулирования длительности шунтирования на открытие вспомогательного тиристора и на начало коммутации появляется в момент возникновения условий для уменьшения тока в цепи его протекания в вентильном электродвигателе, что наступает раньше момента перехода синусоиды выпрямленного напряжения через нуль. Это позволяет устранить дополнительные колебания угла сдвига первых гармоник тока фаз и ЭДС
Фаз синхронной машины, снизить потери, а значит, уменьшить массу и габариты вентильного электровигателя в целом.
1032555
1032555
Jig
ulq
Уд 27
Й7
Составитель A,Ñàíòàëoâ
Редактор B,Пилипенко . Техред В.Далекорей корректор Q,Tèãoð
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4
Заказ 5417/58 Тираж 687 .Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий
113035, .Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
