Трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисного двигателя

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11)

3(51) Н 0 2 P 7/ 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3501283/24-07 (22) 15.10.83 (46) 15.01.84. Бюл. Р 2 (72) A.Ñ. Калинин и С.Н. Солнцев (53) 621.316 ° 718. 5 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 773871, кл. Н 02 М 7/537, 1980.

2. Тарасов В.Н. Миниатюризация устройств перевозбуждения гистерезисных электродвигателей. Труды

МЭИ, "Электромеханика гироскопа", вып. 291, 1976. (54)(57) 1. ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ ГИСТЕРЕ .

ЗИСНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий мостовой инвертор, в первой фазе которого последовательно с первьач транзистором включен дополнительный диод, а последовательно с возвратньв(диодом . этого же транзистора включен вспомо.гательный транзистор, электронный переключатель, управляющий вхбд которого соединен с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, накопительный конденсатор, у которого первая обкладка подключена к выходу первой фазы мостового инвертора, а вторая -.к выходу зарядной цепочки, составленной из последовательно соединенных диода и резистора, и к первому силовому электроду электронного переключателя, блок управления инвертором, выходы которого связаны с управляющими электродами транзисторов инвертора и с входом схе)ы дозирования параметров импульса перевозбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и технологичности устройства .путем устранения высокопотенциальных перепадов между выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения и управляющим входом .электронного переключателя, в него введены два логических элемента И и логический элемент НЕ, причем вход зарядной цепочки соединен.с вторым Фазньаа выходом мостового инвертора, второй силовой электрод электронного переключателя соединен с общей шиной питания мостового инвертора, а управляющие входы второго транзистора в первой фазе мостового иивертора и противополож- е ного ему транзистора во второй фазе этого инвертора соединены с соответствующими выходами блока управления через первый и второй логические элементы И, причем первые входы их соединены с соответствующими выходами блока управления, а вторые через логический элемент

НЕ - с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения.

2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что во второй фазе, мостового инвертера последовательно с транзистором, .противоположным транзистору с последовательно включенным диодом первой фазы, включен второй дополнительный диод, непосредственно соединенный с выводом фазного выхода мостового ,инвертора, общая же точка силового транзистора и дополнйтельного диода соединена с входом зарядной цепочки.

1, 1067582

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении источников электропитания гистерезисных электродвигателей.

Известен трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисного двигателя, содержащий выходной усилитель, выполненный в . виде мостового инвертора напряжения, управляющие входы которого соеди- 10 иены с распределителем импульсов, синхронизованпым задающим генератором, импульсный источник постоянного тока с блоком управления, подсоединенный через управляемый ключ 15 параллельно двум выходам инвертора, и разъединительный ключ, а также логические элементы.НЕ и И, причем разъединительный ключ включен последовательно в цепь питания инвертора, по крайней мере один логический элемент И включен между одним выходом распределителя и угравляю- щим входом плеча инвертора, соответствующий выход которого соединен с одним из полюсов импульсного источника постоянного тока, а выход блока управления импульсного источника соединен через логический элемент

НЕ с другим входом логического элемента И 13 .

Недостатком такого преобразователя является наличие "подвешенного" т.е. не имеющего общего вывода на

"общую массу", импульсного источника постоянного тока, .что существенно затрудняет управление электронными ключами этого источника.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преоб разователь напряжения для питания 40 гистерезисного двигателя, содержащий мостовой инвертор, в первой фазе которого последовательно с первым силовым транзистором включен дополнительно диод, а последователь- 45 но с возвратным диодом этого же транзистора включен транзистор, электронный переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, накопительный конденсатор, у которого первая обкладка подключена к выходу первой фазы мостового инвертора, а вторая — к выходу зарядной цейочки„ составленной из последовательно соединенных диода и резистора, и к первому силовому электроду электронного переключателя, блок управления инвертором, выходы которого связаны с управляющими электродами транзис- 60 торов инвертора и с входом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения Г21.

Недостатком этого преобразователя является также сложность управления s 65 одним из электронных- переключателей„ что -усложняет схему преобразователя и снижает ее надежность и технологичность.

Цель изобретения — повышение надежности и технологичности схемы преобразователя напряжения для питания гистерезисного двигателя путем устранения высокопотенциальных перепадов между выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения и управляющим входом электрон» кого переключателя.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезиского двигателя, содержащий мостовой инвертор, в первой фазе которого последовательно с первым силовым транзистором включен дополнительный диод, а последовательно с возвратным диодом этого же транзистора включен вспомогательный транзистор, электронный переключатель, управляющий,вход которого соединен с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, накопительный конденсатор, у которого первая обкладка подключена к выходу первой фазы мостового инвертора, а втораяк выходу зарядной цепочки, составленной из последовательно соединенных диода и резистора, и к первому силовому электроду электронногр переключателя, блок управления инвертором, выходы которого связаны с управляющими электродами транзисторов инвертора и с входом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, введены два логических элемента И и логический элемент НЕ, при этом вход зарядной цепочки соединен с вторым фазным выходом мостового инвертора, второй силовой электрод электронного переключателя соединен с общей шиной питания мостового инвертора, а управляющие входы. второго транзистора в первой фазе мостового инвертора и противоположного ему транзистора во второй фазе этого инвертора соединены с соответствующими выходами блока управления через первый и второй логические элементы И, причем первые входы их соединены с соответствующими выходами блока управления, а вторые через логический элемент НŠ— с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения.

Во второй фазе мостового инвертора последовательно .с транзистором, противоположным транзистору с последовательно включенным диодом первой фазы, включен второй дополнитель. ный диод, непосредственно соединенный с выводом фазного выхода мостового инвертора, общая же точка силового транзистора и дополнительного

1067582 диода соединена с входом зарядной цепочки.

На фиг. 1 приведена схема трехфаз. ного преобразователя напряжения для питания гистерезисного двигате- ля, на фиг. 2 — выполнение блока управления; на фиг. 3 — временные диаграммы.

Трехфазный преобразователь напряжения для питания гистереэисного двигателя содержит мостовой инвертор 1, выполненный на попарно последовательно включенных силовых тран. зисторах 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 с возвратными диодами 8 и 9, 10 и 11,.

12 и 13 между полюсами источника 35 постоянного тока, средние точки каждой пары которых являются выходными выводами 14, 15 и 16 соответственно первой, второй и третьей фаэ;

° Последовательно с силовым транзис-2О тором 3 первой фазы моста включен дополнительный диод 17, а последовательно возвратному диоду 9 того же транзистора 3 включен вспомогательный транзистор 18. Вход зарядной 25 цепочки 19 соединен с выходным выводом 15 второй фазы. Накопительный конденсатор 20 первой обкладкой подключен к выходному выводу 14 первой фазы мостового инвертора 1, а второй — к выходу зарядной цепочки 19. Общая точка соединения накопительного конденсатора 20 и выхода зарядной цепочки 19 через электронный переключатель 21 соединена с общей шиной питания мостового ин35 вертора 1. Управляющие входы силовых 2-7 и вспомогательного 18 транзисторов мостового инвертора 1 связаны с соответствующими выходами блока управления 22, причем для транзисторов 2 и 5 эта связь осуществляется через логические элементы

И 23 и 24, вторые входы которых через логический элемент HE 25 соединен с выходом схемы доэирова- 45 ния параметров импульса перевозбуждения 26, с которым также соединен управляющий вход электронного переключателя 21..

Схема управления вспомогатель ным транзистором 18 включает в себя два базовых резистора, один из которых 27 установлен между базой и эмиттером транзистора 18, а другой базовый резистор 28 соединяет базу . того же транзистора 18 с полюсом вспомогательного источника питания через транзистор 29. Управляющий же вход транзистора 29 связан с тем же выходом блока управления 22, что и 60 управляющий вход транзистора 4 во второй фазе инвертора 1.

Второй дополнительный диод 30 может быть включен во вторую фазу 65 инвертора последовательно с транзистором 4.

Двигатель 31 подключен к выходным выводам 14, 15 и 16 инвертора.

Схема блока управления 22 фиг. 21 состоит из последовательно включенных генератора стабильной частоты 32, делителя частоты 33 и распределителя импульсов 35, выполненного на трех ДК-триггерах 36-38, включенных по кольцевой схеме.

Схема дозирования параметров импульса перевозбуждения 26 состоит иэ последовательно включенных делителя частоты 34, вход которого связан с соответствующим выходом распределителя импульсов 35, и элемента формирования временных интервалов 39.

Трехфазный преобразователь работает следующим образом.

Управляющие сигналы.с выхода блока управления 22 осуществляют коммутацию транзисторов 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 мостового инвертора 1. Они сдвинуты по фазе на 120, благодаря чему на выходе мостового инвертора 1 (выходные выводы 14-16) формируется трехфазное переменное напряжение прямоугольное по форме с "паузой" в 60 (фиг. 31. Замыкание цепи реактивных токов нагрузки обеспечивается возвратными диодами

8-13 и.вспомогательным транзистором

18, включенным одновременно с силового транзистора 4. Необходимая длительность управляющего сигнала на включение вспомогательного транзистора 18 определяется возможным значением реактивного тока нагрузки и всегда меньше одной полуволны. питающего напряжения.

В процессе работы мостового инвертора 1 через зарядную цепочку 19 импульсами. напряжения с амплитудой и частотой выходного напряжения мостового инвертора 1 периодически, частотой питания гнромоторов.происходит заряд конденсатора 20 через силовые транзисторы 3 и 4.

Схема дозирования параметров импульса перевозбуждения 26 имеет на входе делитель частоты 34, вход которого подключен к одному из выходов блока управления 22. Благодаря этому частота импульса перевозбуждения нике основной частоты питания гиромоторов и определяется емкостью счетчика делителя частоты 34. Фаза же импульса перевозбуждения в основном определяется местом подключения входа делителя частоты 34. Окончательная подстройка фазы, а также формирование временного интервала, соответствующего длительности импульса перевозбуждения, производится элементом формирования временных ин1067582 тервалов 39, что может быть:обеспечено как на спусковых схемах, так и на обычных логических схемах. При этом в последнем случае должна быть связь с более высокочастотным выходом делителя 33 дополнительного входа элемента 39.

Сформированный таким образом импульс напряжения в элементе формирователя временных интервалов 39 приводит к включению электронного пере- 10 ключателя 21 и в то же время через логические. элементы 23 и 24 к запиранию силовых транзисторов 2 и 5 мостового инвертора 1.. Благодаря этому обмотки двигателя (гиромотора 31 15 между выходными выводами 16 и 14 инвертора 1 оказываются под суммарным напряжением от источника питания мостового инвертора 1 и накопленной электрической энергии в конден-. 20 саторе 20, которая может достигать значения упомянутого источника.

Возможное эаьыкание реактивного тока нагрузки в момент формирования импульса перевозбуждения во второй, 25 фазе (вывод 15)) зарядной- цепочки

19 „может быть устранено вторым дополнительным диодом ЗО, установленным последовательно с силовым транзистором 4 в той же фазе.

Таким образом, обеспечение стабилизации электромеханических характеристик гистерезиснрго электродвигателя и повышение энергетических показателей обеспечивается более простыми средствами, исключающими из схемы устройства такие элементы как трансформаторы напряжений, а в управлении электронными переключате лями не требуется гальванической развязки, кроме того, отсутствуют высокие потенциальные перепады напряжений между сигналами управления и входами электронных переключателей, что упрощает схему управления.

Установленные же дополнительные диоды последовательно силовым транзисторам незначительно снижают КПД мостового инвертора. Однако благодаря их включению силовые транзисторы, последовательно с которыми включены эти дополнительные диоды, надежно защищены от инверсного их включения, характерного для работы мостовых инвертаров с нагрузкой индуктивно-активного. характера, что является положительным фактором и в какой-то степени компенсирует снижения ЕПД. Отсутствие высокопотейциальных перепадов между выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения и управляющим входом электронного переключателя повышает надежность и упрощает изготовление.

1067582

1067582

Фи.

Составитель В. Тарасов

Редактор м.днями. текредс.легеэа кор3 ектор и.муска юаьююа ююаваень аэ<В4ю а е\юю аююваФаювюююю» e»w« »

° Ю ею

Заказ 11225/56 ..Тира в 671, Поднисное

ВВИИПИ осударственного,комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

ВЮ ЬЮЮ ° М еюю ю е юю е

Филиал ШЗП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4