Вентильный двигатель

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий синхронную машину, m-фазная обмотка якоря которой подключена каждой фазой к основным ключам коммутатора , а своим нулевым выводом соединена с одним из полюсов источника питания через дополнительный ключ, устройство блокировки дополнительного ключа и ключей одной из групп коммутатора , например катодной, вентиль, включенный между нулевым вьгоодом и положительным полюсом источника питания во встречном ему направлении, мост обратного тока, вентили анодной группы которого выполнены с цепями управления, широтно-импульсный модуля-; тор, выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа и ключей катодной группы коммутатора, отличающийся тем что, с целью повьшения надежности, он снабжен m одновибраторами, вход каждого из которьк подключен к цепи § управления соответствующего ему ключа анодной группы коммутатора, а вы (Л ход - к цепи управления соединенного с этим ключем вентиля анодной группы моста обратного тока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ВСЮ Н 02 К 29 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3617826/24-07 (22) 08.07.83 (46) 23.12.84. Бюл. Ф 47 (72) Г.А.Дубенский и А.М.Прудков (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.313.13.014.2:621.382(088.8) (56) 1. Патент США N - 3643143, кл. 318-254, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 692014, кл. Н 02 К 29/02, 1977. (54) (57) ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий синхронную машину, rn -фазная обмотка якоря которой подключена каждой фазой к основным ключам коммутатора, а своим нулевым выводом соединена с одним из полюсов источника питания через дополнительный ключ, устройство блокировки дополнительного ключа и ключей одной из групп коммутатора, например катодной, вентиль, включенный между нулевым выводом и положительным полюсом источника питания во встречном ему направлении, мост обратного тока, вентили анодной группы которого выполнены с цепями управления, широтно-импульсный модулятор, выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа и ключей катодной группы коммутатора, 4 отличающийся тем, что, с целью повьипения надежности, он снабжен m одновибраторами, вход каждого из которых подключен к цепи управления соответствующего ему клю- е ча анодной группы коммутатора, а выход — к цепи управления соединенного с этим ключем вентиля анодной группы моста обратного тока.

11ЗОЯО

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным двигателям, у которых управление преобразователем (коммутатором) осуществляется от датчика положения ротора, и может быть использовано для создания бесконтактных электроприводов постоянного тока с широким диапазоном регулирования частоты вращения.

Известен вентильный двигатель, 1О содержащий синхронную машину с in -фазной обмоткой якоря с нулевым выводом, связанным через дополнительный ключ с одним из полюсов источника питания постоянного тока, например отрицательным, и устройство взаимной блокировки одной из группы ключей коммутатора, например катодной, и дополнительного ключа для изменения структу ры устройства коммутатора из двухпо- 2О лупериодной в однополупериодную (i ).

Известное устройство имеет все преимущества, характерные для электродвигателей постоянного тока, относительно высокий КПД, большой пус— ковой момент, хорошие регулировочные свойства (и лишено недостатков, связанных с наличием кбллекторно-щеточного узла, малый срок службы, сравни— тельно низкая надежность. 30

Кроме того, наличие дополнительных ключей дает возможность,регулировать частоту вращения путем изменения структуры, .что расширяет функциональные возможности двигателя.

Недостатком данного устройства является узкая область применения, вызванная возможностью реализации лишь частных регулировочных характеристик в двигателе с изменяемой структурой коммутатора..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вентильный двигатель,, содержащий

45 синхронную машину, rn -фазная обмотка якоря которой подключена каждой фазой к основным ключам коммутатора, а, своим нулевым выводом соединена с одним из полюсов источника питания через дополнительный ключ„ устройст- 5О во блокировки дополнительного ключа и ключей одной из групп коммутатора, например катодной, вентиль, включенный между нулевым выводом и положительным полюсом источника питания во встречном ему направлении, мост обратного тока, вентили анодной группы которого выполнены- с цепями управления, подключенными к устройству блокировки, широтно-импульсный модулятор, выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа и ключей катодной группы коммутатора 323.

По сравнению с (11 известное устройство имеет улучшенные регулировочные свойства и позволяет получить жесткие регулировочные характеристики вентильного двигателя.

Недостатком известного двигателя является наличие снижающих надежность двигателя всплесков перенапряжения на силовых переходах ключей анодной группы коммутатора, обусловленных тем, что вентили анодной группы моста обратного тока при работе с однополупериодной схемой коммутатора постоянно заблокированы. Блокировка вентилей, преследующая цель устранения тормозных токов от противо-ЭДС неработающих фаз, приводит к разрыву в паузе широтно-импульсного модулятора цепи спадания тока отключающейся фазы двигателя, вследствие чего в момент начала паузы ЭДС самоиндукции отключающейся фазы достига! ет значительной величины и вызывает перенапряжения на силовом переходе ключа анодной группы, закрывающегося сигналом датчика положения ротора.

Цель изобретения — повышение надежности вентильного двигателя с изменяемой структурой коммутатора.

Поставленная цель достигается тем, что вентйльный двигатель, содержащий синхронную машину, in -фазная обмоткаякоря которой подключена каждой фазой к основным ключам коммутатора, а своим нулевым выводом соединена с одним из полюсов источника питания через дополнительный ключ, устройство блокировки дополнительного ключа и ключей одной из групп коммутатора, например катодной, вентиль, включенный между нулевым выводом и положительным полюсом источника питания во встречном ему направлении, мост обратного тока, вентили анодной группы которого выполнены с цепями управления, широтноимпульсный модулятор, выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа и ключей катодной группы коммутатора, снабжен одновибраторами, вход каждого из которых подключен к цепи управления соответствующего ему ключа анодной группы

11309 коммутатора, а выход — к цепи управления соединенного с этим ключем вентиля анодной группы моста обратного тока.

Во всех возможных режимах работы предлагаемого вентильного двигателя имеются цепи замыкания токов отключающихся фаз двигателя, что предотвращает возникновение всплесков перенапряжения на силовых переходах ключей коммутатора, и отСутствуют цепи, по которым могут протекать тормозные токи от противо-ЭДС неработающих фаз.

Это позволяет повысить надежность вентильного двигателя, сохраняя 15 свойственные известному двигателю хорошие регулировочные и энергетические характеристики.

На чертеже приведена функциональная схема вентильного двигателя с изменяемой структурой коммутатора.

Вентильный двигатель содержит синхронную машину 1 с многофазной обмотKoH HKopH (B pBHHoM случае трехфаз- 25 ной) с нулевым выводом 2,,связанным

/ через дополнительный ключ 3 с одним из полюсов источника 4 постоянного тока, например отрицательным, а через дополнительный вентиль 5 — с другим полюсом источника. Фазы обмотки якоря синхронной машины 1 подключены к выходу коммутатора с анодной группой ключей 6-8 и катодной группой ключей 9-11. Коммутатор снабжен мостом обратного тока на вентилях 12-17.

Вентили анодной группы 15-17 выполнены управляемыми. Цепи управления ключей 6-11 связаны с чувствительными элементами 18-23 датчика положения ротора, который может быть выполнен 4О по любой известной конструктивной схеме. Вентильный двигатель снабжен широтно-импульсным модулятором 24, выход, которого связан с цепями управления дополнительного ключа 3 45 и ключей 9-11 катодной группь коммутатора, и устройством 25 блокировки, выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа 3 и ключей 9-11 катодной группы коммутатора.5О

Цепь 26 управления устройством 25 блокировки может быть подключена к выходу дополнительного широтно-импульсного модулятора (не показан). Входы дополнительных одновибраторов 27-29 Ы подключены к цепям управления ключей 6-8 анодной группы коммутатора, а их выходы 27-29 — к цепям управле70 4 ния вентилей. 15-17 анодной группы моста обратного тока.

Вентильный двигатель работает следующим образом.

Устройство 25 блокировки разблокирован дополнительный ключ 3 и заблокированы ключи 9-11. Вентильный двигатель работает с однополупериодной схемой коммутации при помощи клочей 6-8, управляемых по сигналам чувствительных элементов 18-20 датчика положения ротора, дополнительного ключа 3 и вентилей 5, 15, 16 и 17.

При этом в течение каждого межкоммутационного интервала в импульсе широтно-импульсного модулятора открыт ключ 3 и сигналами соответствующих чувствительных элементов открыты ключи анодной группы коммутатора, вслед" ствие чего соответствующие фазы обмотки якоря подключены к источнику питания, а в паузе широтно-импульсного модулятора закрывается ключ 3 и якорный ток замыкается через отстающиеся открытыми ключи анодной группы коммутатора и открывающийся под действием ЭДС самоиндукции дополнительный вентиль 5, тем самым реализуется режим динамического торможения.

При закрывании одного из ключей анодной группы, например ключа 6 по сигналу чувствительного элемента 18, запускается одновибратор 27 и в те- чение установленного времени выдержки одновибратора сигнал с его выхода разблокирует вентиль 15. Время выдержки одновибратора подбирается такой величины, чтобы в течение этого времени ток отключаемой фазы успевал снизиться до нуля во всех рабочих режимах. Разблокирование вентиля 15 приводит к тому, что в паузе широтно-импульсного модулятора на коммутационном интервале ток отключаемой фазы замыкается через вентили 5 и 15, и источник питания (реализуется режим фекуперативного торможения). В импульсе широтно-импульсного модулятора ток отключаемой фазы замыкается через ключ 3 и вентиль 15 (реализуется режим динамического торможения). По истечении времени выдержки одновибратора 27 сигнал на его выходе заблокирует вентиль 15 вплоть до нового запуска одновибратора, блогодаря чему исключается протекание тормозного тока от противо-ЭДС неработающей фазы.

1 130970

Составитель А.Санталов

ТехредЛ.Мартяшова Корректор М.Розман

Редактор Аг.Шандор

Заказ 9623/41 Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Аналогичным образом протекают рабочие процессы на коммутационных интервалах других фаз двигателя. Широтно-импульсная модуляция напряжения, подвожимого к фазам двигателя, позволяет регулировать частоту вращения при относительно малой величине потерь в ключах выполняющих функции исполнительного органа регулятора частоты вращения. При этом регулировоч- 10 ные характеристики имеют относительно большую жесткость, поскольку при достаточных величинах частоты широтноимпульсного регулятора и индуктивности обмотки якоря ток двигателя не 15 претерпевает разрыва.

Изменение структуры устройства коммутатора осуществляется за счет блокировки ключа 3 и разблбкировки ключей 15-17. Вентильный двигатель 20 работает с двухполупериодной схемой коммутатора при помощи ключей 6-11, управляемых по сигналам чувствительных элементов 18-23 датчика положения ротора, и вентилей 12-17 моста .25 обратного тока.

Регулирование частоты вращения осуществляется йо сигналам широтноимпульсного модулятора, взаимодействующего с ключами 9-11 коммутотора.

Рабочие процессы на коммутационных интервалах протекают аналогично про— цессам при работе с однополупериодной схемой коммутатора, при этом в импульсе широтно-импульсного модуля— тора ток отключаемой фазы замыкается через соединенный с выводом этой фазы управляемый вентиль анодной группы моста обратного тока и открытый сигналом чувствительного элемента соответствующий ключ катодной группы коммутатора, а в паузе — через указанный управляемый вентиль и через один из вентилей катодной группы моста обратного тока.

Управление устройством 25 блокировки может осуществляться как от дополнительного широтно-импульсного модулятора, так и вручную .

Таким образом, введение дополнительных одновибраторов, управляющих вентилями анодной группы моста обратного тока, позволяет предотвратить возникновение всплесков перенапряжения на силовых переходах ключей ком;мутатора, сниажющих надежность двиI гателя °