Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электроприводах, например в вентильных электроприводах, авиационньпс механизмов. Целью изобретения является повышение надежности вентильного электродвигателя при возникновении в процессе работы неисправности типа обрыва диода обратного моста двухполупериодного преобразователя частоты. Это достигается исключением перенапряжений на ключах двухполупериодного преобразователя частоты путем изменения алгоритма управления вентильным электродвигатёлем и организации дополнительного контура для замыкания коммутационного тока. Для этого в предлагаемое устройство дополнительно введены датчик обрыва диода обратного моста, 2т-канальный блок формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами. Г 3 з.п,ф-лы, 8 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3738734/24-07 .,(22 ) .1 5.05.84 (46) 23.07.87. Бюл. Р 27 (?1) Московский энергетический институт (72) А.А,Иванов, В.К.Лоэенко, О,Н.Рублева и В.C.Øàëàãèíoâ (53) 621.313.13.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 547038, кл. Н 02 К 29/02, 1975.

Овчинников И.Е., Лебедев И.И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока. -Л,: Наука, 1973, с. 247-249. (54) ВЕНТИЛЬНЬЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электроприводах, например в вентильных электроприводах. авиационных механизмов. Целью иэобрете„„SU„„1325632 A i (5ц 4 Н 02 К 29/06 Н 02 P 6/02 ния является повыпгение надежности вентильного электродвигателя при возникновении в процессе работы неисправности типа обрыва диода обратного моста двухполупериодного преобразователя частоты. Это достигается исключением перенапряжений на ключах двухполупериодного преобразователя частоты путем изменения алгоритма управления вентильным электродвигателем и организации дополнительного контура для замыкания коммутационного тока. Для этого в предлагаемое устройство дополнительно введены датчик обрыва диода обратного моста, 2m-канальный блок формирования сигна" лов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами.

3 з.п.ф-лы, 8 ил.

С:

1325632

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электроприводах, например в вентильных электроприводах авиационнъ х механизмов, Цель изобретения — повьш|ение на— дежности работы вентильного электродвигателя при возникновении в процессе раСоты неисправности типа обрыв диода моста обратного тока двухполупериодного преобразователя частоты.

На фиг,1 изображена блок-схема вентпльного электродвигателя с двухполупериодным преобразователем частоты и секционной обмоткой якоря; на фиг.2 — функциональная схема датчика обрыва диода обратного моста; на фиг.3 — функциональная схема вентильного электродвигателя с трехсекционной обмоткой якоря электрическои машипы и дгухполупериодным преобразователем частоты; на фиг.4 — функциональная схема вентильного электродвигателя с трехсекционной обмоткой якоря электрической маь ины; на фиг.5— эпюры напряжений и токов на элементах двухполупериодного преобразователя частоты B нормальном режиме работы; на фиг.6 — то же, в аварийном режиме работы при обрыве диода обратного моста; на фиг,7 — диаграммы напряжений элементов схемы фиг,2 и 3 в аварийном режиме раСоты при обрыве диода обратного моста для одного направления вращения вентильного элект-. родвигателя; на фиг,8 — то же, в нормальном режиме работы для противоположного направления вращения °

Вентильный электродвигатель (фиг..)) содержит электрическую машину Im-сек-ционной.обмоткой 2 якоря, подключенной к выходу двухполупериодного преобразователя 3 частоты с 2m ключами и 2Til диодами обратного моста. 4, датчик 5 положения индуктора, и выходов которого связаны с входами 2ш ключей преобразователя 3 частоты через 2mканальный блок 6 формирования сигналов управления, 2ш-канальный блок 7 формирования сигналов управления откгпочаемыми на коммутационном интервале ключами с п информационными и одним управляющим 8 входами, 2тп переключателей 9 с управляющими 10 и двуMH информационными 11 и 12 входами каждый, датчик 13 обрыва диода обратного моста, входы которого связаны с диодным обратным мостом 4, выход )4 д0 торого служат входы датчика 15 коммутационного интервала, подключенного в анодную 21 и катодную 22 группы диодов обратного моста и m входов датчика 16 перенапряжения, подключен35 ного к выходу m-секционной обмотки 2 якоря. Выход датчика 16 коммутационного интервала является вторым выходом 23 датчика 13 обрыва диодного моста и подключен к управляющему входу 8 2m êàíàëüíîãî блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами и информационному входу 19 ключевого элемента 17, управляющий вход 18 которого поцключен к выходу датчика 16 перенапряжения.

2m êàíàëüíûé блок 7 формирования сигналов управления orкл|очаемыми на коммутационном интервале кпючами (фиг.З) содержит двухканальный блок 24 памяти с тэктируемым 25 и

5

25 которого подключен к обьединенн, 1м управляющим вхоцам 10 2ш переключателей, управля1ощий вход 8 2m êÿíàëbío-

ro блока 7 формирования сигналов управления отключаем-1ми на комутационEioM интервале ключами связан с датчиком 13 обрыва диода обратного моста, а его и информационных вхоцов подключены к выходам датчика 5 голожения индуктора, соответственно 1-е выходы 2т-канального блока 6 формирования сигналов управления и 2m-канального блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами подключены соответственнс к первому 11 и второму 12 информационным входам

i-ro переключателя 9, выход которого подключен к входу i-го ключа преобразователя 3 частоты, Датчик 13 обрыва диода обратного моста (фиг,2 ) содержит датчик 15 коммутационного интервала, датчик 16 перенапряжения и ключевой элемент 17 с управляющим 18 и информационнь1м !9 входами, выход 20 которого является первым выходом 14 датчика 13 обрыва диода обратного моста, входами кош информационными входами, формирователь 26 задержанных тактовых импульсов с управляющим 27 и п информационными входами и 2 п-канальный,цешифратор 28 информационных сигналов, п вхоцов которого объединены с и входами формирователя задержанных тактовых импульсов соответственно, и!

32563являются информационными входами

2т-канального блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами, управляющим входом 8 которого служит управляющий вход 27 формирователя 26 задержанных тактовых импульсов, 2m выходов блока 24 памяти служат выходами 2m-канального блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами, выход формирователя 26 задержанных. тактовых импульсов подключен к тактируемому 25 входу двухканального блока 24 памяти 1-й информационный вход которого связан с -м выходом

2m-канального дешифратора 28 информационных сигналов.

В вентильном электродвигателе и-канальный датчик 5 положения индуктора может дополнительно содержать и-канальное реле 29 реверса, управляющий вход 30 которого подключен к выходу 31 задатчика 32 направления вращения, 2m-канальный блок 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами дополнительно снабжен первым 33 и вторым 34 2m-канальными коммутаторами с управляющим и 2m информационными входами каждый и инвертором 35, вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора 33, является вторым управляющим входом 36

2m-канального блока 7 формирования сигналов, управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами и подключен к выходу 31 задатчика 32 направления вращения, выход инвертора 35 подключен к управляющему входу второго 2m-канального коммутатора 34, i-e выходы 2m-канальных коммутаторов 33 и 34 объединены и подключены к 1-му входу 2m-канального блока 24 памяти, 1-й выход 2m-канального дешифратора 28 информационных сигналов подключен к i-му входу первого 33 и (i-1)-му входу второго 34 коммутато- ров, образуя по подключениям второго 34 коммутатора кольцевую схему.

Датчик 13 обрыва диода обратного моста для вентильного электродвигателя показан с m-секционной обмоткой 2 якоря и двухполупериодным преобразователем 3 частоты (r.2) . Датчик 15 коммутационного интервала содержит два измерительных резистора 37 и 38, включенных соответственно в анодную 21 и катодную 22 группы диодов обратного моста и нуль-органы 39 и 40. Выходы последних объединены и служат выходом датчика 15 коммутационного интервала. Выходы резисторов 37 и 38 подключены к входам нуль-органов 39 и 40, которые могут быть реализованы на операционных усилителях 3, Ið. Датчик 16 перенапряжения выполнен на m стабилитронах 41, собранных в звезду и подключенных к выходу ш-сек-: ционной обмотки 2 якоря, (m-1) измерительном резисторе 42, выходы которых объединены и подключены к выходу нуль-органа 43, выход которого явля, ется выходом датчика 16 перенапряжения, Измерительные резисторы 42 включены в анодные цепи стабилитронов 41.

2р Ключевой элемент 17 выполнен íà RSтриггере 44 и логическом элементе И 45 с прямым и инвертирующим входами. Вход "Установка единицы" RS, триггера 44 и инвертирующий вход эле26. мента И 45 объединены и являются уп равляющим входом 18 ключевого элемента 17, информационным входом 19 которого служит прямой вход логического элемента И 45, выход которого подклюЗр чен к входу "Установка нуля" RS-триггера 44, выход которого является выходом 20 ключевого элемента 17, На фиг.3 показан вентильный электродвигатель с трехсекционной обмоткой 2 якоря электрической машины и

35 трехканальным датчиком 5 положения индуктора. Двухполупериодный преобразователь 3 частоты выполнен на шести ключах (транзисторах ) 46-5! и шес4р ти диодах 52-57 обратного моста 4.

Датчик 5 положения индуктора снабжен трехканальным реле 29 реверса, которое может быль выполнено на основе логических схем, например, ИСКЛВЧАЮ45

Датчик 13 обрыва диода обратного моста выполнены аналогично. представленному на фиг.2, при этом количество стабилитронов 41 и измерительных

5р резисторов 42, входящих в состав датчика 16 перенапряжения, равно соответственно трем (m=3) и двум (m-l

=2). Дешифратор 28 информационных сигналов выполнен на базе нестробируемого дешифратора 58 трехразрядного двоичного кода, входы и выходы которого служат соответственно входами и выходами дешифратора 28 информационных сигналов.

">632

5 132

Формирователь 26 задержанных тактовых импульсов, содвр>кит логический элемент 59 "Ма>коритарность", три Входа которого явля>отся информационны <и входами формирователя 26 задержанных тактовых импульсов, два формирователя 60 импульсов, входы которых, первого — непосредственно, а второго через инвертор 61, подключены к выходу элемента 59 "Мажоритарность", RS-триггер 62,инверсный выход которого является выходом формирователя 26, времязадающую цепь 63 и логический элемент И 64 с прямым и инвертирующим входами. Инвертирующий вход элемента И 64 подключен к объединенным выходам формирователей 60 импульсов и входу Установка единицы RS-триггера (>2, вход "Установка нуля" которого подключен к выходу логического элемента И 64, прямой вход которого подключен к выходу времязадающей цепи 63, вход последней является управ— ляющим входом 27 формирователя 26 задер>канных тактовых импульсов.

Блок 24 памяти выполнен на двух логических схемах 65 и бб,выполняемых функцию счетверенного тактируемого D-триггера, Тактируемь<е входы логических схем 65 и 66 объединены и являются тактируемым входом 25 блока 24 памяти, входами и выходами которого служат соответственно входы и выходы логических схем 65 и 66. В данном случае у логической схемы 66 задействованы только два входа и соответствующие им два выхода.

Коммутаторы 33 и 34 реализованы на ключах 67 с управляющим входом.

Переключатель 9 выполнен на логической схеме 2-2И-2ИЛИ 68 и инверторе 69, вход которого, объединенный с вторым входом второго элемента И, является управляющим входом 10 переключателя 9, первым ll и вторым 12 информационными входами которого служат соответственно первые входы первого и второго элементов И, выход инвертора 69 подключен к второму входу первого элемента И логической схемы 2-2И-2ИЛИ 68, выход которой служит выходом переключателя 9, На фиг,4 показан вентильный электродвигатель с трехсекционной обмоткой 2 якоря и шестиканальным датчиком положения индуктора. Преобразователь 3 частоты выполнен аналогично представленному на фиг.3 на шести

f0

f5

6 ключах 46- >1 н шести ли >дах 52-"7 <>братного моста 4.

В конкретном случае датчик 13 обрыва диода обратного моста содержит три варистора 70, собранные R звезду и иодкл>оченные к .трехсекционной обмотке 2 якоря, два измерительных резистора 71, выходы которых объединены и через выпрямитель 72 подключены к выходу регенераторного компаратора 73, выход которого является выходом датчика 13 обрыва диода обратного моста. Регенераторный компаратор 73 может быть выполнен, например, на основе операционных усилителей, Блок 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами содержит 2mканальный блок 74 памяти с тактируемым, управляющим и 2m информационными входами, формирователь 75 задержанных тактовых импульсов с информационными входами и 2m-канальный дешифратор 76 информационных сигналов, п входов которого объединены с и входами формирователя 75 задеря<анных тактоьых импульсов соответственно и являются информационными входами

2m-канального блока 7, управляющим входом 8 которого служит управляющий вход канального блока 74 памяти, 2m выходов которого служат выходами

2m-канального блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами выход формирователя 75 задержанных тактовых импульсов подключен к тактируемому входу 2m-канального блока 74 памяти, 1-й информационный вход которого связан с i-м выходом 2m-канального дешифратора 76 информационных сигналов, Дешифратор 76 информационных сигналов содержит шесть двухвходовых логических схем И 77, первый вход i-й логической схемы И подключен к второму входу (i+1) логической схемы И, образуя по укаэанным подключениям кольцевую схему, и является 1-м входом дешифратора 76, выходами которого служат выходы логических схем И 77.

Формирователь 75 задержанных тактовых импульсов содержит три двухвходовые логических схемы ИСКЛЮЧАЮ<1ЕЕ

ИЛИ 78 — 80, три одновибратора 81

83 на основе D — триггера, логические элементы Э ИЛИ 84 и 3 ИЛИ-HF. 85, логический элемент И 86 с прямым и ин- вертирующим входами и формирователь 87

5632

30

45

5f

7 132 импульса, выход которого объединен с выходом логического элемента 3 ИЛИНЕ 85 и подключен к прямому входу логического элемента И 86, выход которого является выходом формирователя 75, информационный вход которого служит входом логических элементов

ИСКЛЮЧАИЩЕЕ ИЛИ 78 — 80, входы которых подключены через одновибраторы 81 — 83 к входам логического элемента 3 ИЛИ-НЕ 85 соответственно и непосредственно к соответствующим входам логического элемента 3 ИЛИ 84, выход которого подключен к входу формирователя 87 импульсов, выполненному на логических элементах. Инвертирующий вход логического элемента И 86 является управляющим входом формирователя 75 задержанных тактовых импульсов.

Блок 74 памяти содержит шесть тактируемых Р-триггеров 88. Информационными входами и выходами блока 74 памяти служат соответственно информационные входы и выходы всех D-триггеров 88. Тактируемые входы всех

D-триггеров 88 объединены и являются тактируемыми входом 2m-канального. блока памяти.

Каждый переключатель 9 содержит три двухвходовых логических схемы ИНЕ 89 — 91 и инвертор 92, выход которого подключен к первому входу первой логической схемы И-НЕ 89, а вход объединен с первым входом второй логической схемы И-НЕ 90 и является управляющим 10 входом переключателя 9, выходом которого служит выход третьей логической схемы И-НЕ 91, первый и второй входы которой подключены к выходу второй 90 и первой 89 логических схем И-НЕ, вторые входы которых являются вторым 12 и первым ll информационными входами переключателя 9 соответственно.

Датчик 5 положения индуктора, имеющий и каналов может быть, например, индуктивный с подмагничиванием или емкостной. В его и каналах формируются сигналы о положении индуктора электрической машины с числом пар по люсон р и ш-секционной обмоткой 2 якоря, смещенные друг относительно друга на угол 2%/пр.

Блок 6 формирования сигналов управления на основании информации, поступающей с и выходов датчика 5 положения индуктора, формирует на своих

2m выходах сигналы управления с угловым размером 2Й/и!р 4 y «/р, сдвинутые относительно друг друга на угол

Е/шр по кольцевой схеме, Датчик !3 обрыва диода обратного моста при наличии в преобразователе 3 частоты неисправности типа обрыв диода обратного моста по факту наличия перенапряжения на ключах преобразова— теля 3 частоты формирует на своем выходе сигнал активного уровня, которыя сохраняется в течении интервала времени, определяемого длительностью коммутационного интервала. Фиксировать длительность коммутационного интервала можно различным образом, например, с помощью датчика коммутационного тока, фиксирующего факт протекания коммутационного тока через диоды обратного моста или с помощью датчика, контролирующего прохождение индуктором электрической машины 1 с момента коммутации сектора с угловым размером не менее Н, где 4, — максимальный для данного типа двигателя коммутационный интервал,, = (0,20,4 )/mp для магнитоэлектрических машин, Блок 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами при пуске двигателя и по окончании текущего коммутационного интервала на основании информации поступающей на его информационные входы с и выходов датчика 5 положения индуктора формирует. сигнал управления ключом (транзистором), который будет отключен в койце очередного межкоммутационного интервала. Конкретное выполнение блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами зависит от конструктивного выполнения элементов вентильного электродвигателя (фиг.3 и 4).

Переключатели 9 в соответствии с информацией, поступающей на управляющий вход, обеспечивают прохождение на входы ключей преобразователя 3 частоты сигналов либо с выходов блока 6 формирования сигналов управления, либо с выходов блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами (фиг.4 и 5).

Двухполупериодный преобразователь 3 частоты обеспечивает в соответствии с сигналами, поступающими с выходов переключателей 9, цикличес1375632

55 кое подключение и отключение от источника питаний (HE показан,1 комбинапии секций обмотки 2 якоря электрической машины 1.

Работу вентильного электродвигателя с трехсекционной обмоткой якоря (m=3) и трехканальным датчиком 5 положения индуктора, который снабжен трехканальным реле 29 реверса (фиг.3), поясняют диаграммы напряжений и токов (фиг,5 — 8), позиции и индексы которых соответствуют позициям и порядковым номерам выходов узлов устройства.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При подключении устройства к источнику электрической энергии и задании направления вращения, например, вправо по сигналам датчика 5 положения индуктора к источнику питания в определенной, строго установленной последовательности, периодически подключаются и отключаются комбинации секций обмотки якоря. Пусть в первый момент (t „, фиг. 5 — 7) сигналами с выходов блока 6 формирования сигналов управления включены транзисторы 46 и 51. При исправных диодах 52-57 обратного моста, например, в момент отключения ключа 51 и включения ключа 47 при включенном ключе 46 (фиг,5), для. отключенной комбинации секций

? — ? обмотки 2 якоря за счет воз1 2 никающей ЭДС самоиндукции организуется замкнутый электрический контур

21 — 2> — 54 — 46 — 2,, в котором протекает коммутационный ток, за счет энергии, запасенной в индуктивности отключаемой комбинации секций обмотки якоря. При отключении других ключей (t — t ) аналогичным образом ор3 гаиизуются другие электрические контура для замыкания коммутационного тока, обусловленного ЭДС самоиндукции, Таким образом, токи секций при переключениях не меняются скачком, а следовательно, не создается условий для перенапряжений на переключающих элементах, в данном случае на ключах.46-51.

При пуске элеKòðoäâèãàòeëÿ и в моменты коммутации в нормальном режиме работы перенапряжений на ключах преобразователя 3 частоты не возникает, на входы ключей 46-51 проходят сигналы с выходов блока 6 формирования сигналов управления. Сигнал с выхо5

50 да 14 датчика 13 niрыва диода с братного моста, лоро:оное напряжение которого выбирается большим, чем напряжение источника питания преобразователя 3 частоты, отсутствует, поскольку ни суммарная противо †Э секции, ни напряжение источник, riri HHri ripe образователя 3 частоты не могут пробить пороговый элемент, н данном случае стабилитроны 41 (фиг.2).

Перенапряжение ла ключах преобразователя 3 возникает при коммутации в том случае, если разрывается конпо которому при отключении ключа преобразователя частоты замыкается коммутационный ток, обусловленный энергией, запасенной в индуктивности секций обмотки 2 якоря электрической машины 1. При обрыве диода, например, 52, при коммутации с ключа 49 на ключ 51, при открытом ключе 50 (t<, 1 фиг.6) замкнутого электрического контура не образуются. На секциях возникает ЭДС самоиндукции, которая через открытый ключ 50, суммируясь с напряжением источника питания преобразователя 3 частоты, прикладывается к отключенному ключу 49. В результате чего ключ 49 мох<ет быть пробит.

Чтобы этого не произошло необходимо при появлении перенапряжения (t<) изменить алгоритм работы вентильного электродвигателя так, чтобы был организован дополнительный контур для протекания коммутационного тока. Для этого при появлении перенапряжения, величина которого контролируется датчиком 13 обрыва диода обратного моста, повторно включают ключ 49 (t,), который был перед этим отключен и на котором возникло перенапряжение, а секции обмотки 2 якоря электрической машины отключают от источника питания, При этом перенапряжение, возникающее на ключе 49, исчезает (t,).

Поскольку возможность возникновения перенапряжения на ключе 49 существует в течении всего коммутационного интервала (1.-. -t ) измененный алгоритм работы ключей преобразователя 3 частоты сохраняется,цо окончания коммутационного интервала, Таким образом, для того, чтобы изменить алгоритм работы ключей преобразователя частоты с целью устранения перенапряжений, необходимо в течении текущего коммутационного интервала иметь информацию о ключе, кото11 13 рый отключен в конце очередного межкоммутационного интервала, поскольку в случае обрыва диода обратного моста к этому ключу приложено напряжение, равное сумме ЭДС самоиндукции, и напряжение питания преобразователя частоты.

В вентильном электродвигателе коммутация секций обмотки 2 якоря электрической машины l осуществляется по сигналам датчика 5 положения индуктора. Поэтому на основании анализа комбинации сигналов с выхода датчика 5 положения индуктора можно однозначно определить ключ, который отключен в конце очередного межкоммутационного интервала, Рассмотрим работу блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами (фиг.3 ). Дешифратор 28 информационных сигналов в соответствии с логическими уровнями сигналов, поступающих с выходов датчика 5 положения индуктора, формирует сигнал на выходе, соответствующий паре ключей, включенных на данном коммутационном интервале. В зависимости от направ-1 ления вращения в конце текущего так-. та коммутации отключен один из двух включенных ключей. Так при наличии сигнала на выходе 1 дешифратора 28 в конце текущего такта коммутации при вращении вправо отключен ключ 46 (t>, фиг.7), а при противоположном направлений вращения — ключ 47 (t» фиг.8).Каждый из коммутаторов 33 и 34 пропускает без изменения сигналы, поступающие на его вход при наличии сигнала логической единицы на его управляющем входе. При наличии сигнала логического нуля на управляющем входе коммутаторов 33 и 34 независимо от сигналов на его входе на выходе всегда имеется сигнал логический нуль. На управляющие входы коммутаторов 33 и 34 при любом направлении вращения поступают инверсные сигналы, поэтому один из них постоянно включен, а другой отключен, Для направления вращения, например, вправо (фиг.7) включен коммутатор 33, а для противоположного направления ,вращения (фиг.8) — коммутатор 34.

Таким образом, в начале очередного такта коммутации на один из шести входов блока 24 памяти поступает сигнад уровня логической единицы с угловым размером, равным току коммута25632 12 ции (Г/m = 60 ) . Это означает, что однозначно определен ключ, который отключается в конце данного такта коммутации. Так при направлении вращения вправо при поочередном появлении сигналов на выходах 1 — 6 коммутатора 34, а следовательно, и на соответствующих входах блока 24 памяти отключены ключи 46 - 51 соответственно.

Формирователь 26 задержанных тактовых импульсов (фиг.3) работает следующим образом.

В начале очередного такта коммутации меняется информация на выходе

15 датчика 5 положения индуктора, На выходе логического элемента 50 "Иарожитарность при смене тактов комНа вход "Установка единицып RS-триггера 62 каждый такт поступает им,пульсный сигнал логическая единица длительностью 7,, сформированный поочередно на одном из формирователей 60 импульсов. На инверсном выходе RS-триггера 62 появляется сигнал

25 логического нуля. В конце очередного коммутационного интервала ток через измерительный резистор, например, 38

30 при коммутации ключей 49, 51 и 47, спадает до нуля фиг.2 . На выходе 23 датчика 15 коммутационного интервала появляется сигнал логической едини35 цы, который с задержкой по р проходит на вход "Установка нуЛя"

RS-триггера 62. На инверсном выходе

RS-триггера 62 появляется сигнал логической единицы. Времязадающая цепь 63 введена для исключения ложных срабатываний RS-триггера 62 при обрыве одного иэ диодов обратного моста 4 в течение коммутационного интервала.

Длительность сигналов, сформирован45 ных формирователями 60 импульсов Г и длительность задержки импульсов с выхода датчика контролируемого параметра выбираются не меньшей интервала времени, в течение которогс можно изменить алгоритм работы ключей преобразователя 3 частоты при появлении перенапряжения.

По переднему фронту сигнала, поступающего с выхода формирования 26 задержанных тактовых импульсов на тактируемый вход 25 блока 24 памяти, информация с его входов переносится на его выходы и сохраняется не55 мутации происходит изменение логичес20 кого состояния на противоположное.

1325632

14 иэменной до поступления следующего тактового импульса.

Таким образом, в процессе работы вентильного электродвигателя блок 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами на основании информации, поступающей на его информационные входы, формирует сигнал управления ключом (транзистором ), который отключен в конце текущего такта коммутации, и который необходимо повторно включить в случае, если возникает перенапряжение на ключе B течение коммутационного интервала.

Рассмотрим работу вентильного электродвигателя в случае обрыва одного из диодов, например 52, В момент отключения ключа 49 и включения 51 при открытом ключе 50 (t< и

1:, фиг.7) возникает ЭДС самоиндукции эа счет энергии, запасенной в индуктивности отключаемой комбинации секций обмотки 2 якоря. Укаэанная ЭДС самоиндукции, суммируясь с напряжением источника питания преобразователя 3 частоты, прикладывается к закрытому ключу 49. Стабилитрон 41 датчика 13 обрыва диода обратного моста пробивается, появляется сигнал на выходе датчика 16 перенапряжения, который перебрасывает ключевой элемент 17 (фиг.2 ). На выходе 14 датчика 13 оорыва диода обратного моста появляется сигнал логической единицы, который запрещает прохождение сигналов с блока 6 формирования сигналов управления и разрешает прохождение сигналов с выходов 2m-канального блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интер вале ключами на входы ключей преобразователя 3 частоты. С выхода блока 7 поступает сигнал, который включает повторно отключенный ключ 49, а все остальные. ключи отключают (t и с11) °

При включении ключа 49 организуется замкнутый электрический контур

23-2„-46-57 — 2, в котором протекает коммутационный ток эа счет энергии, запасенной в индуктивности отключаемой комбинации секций 2„ — 2 обмотки 2 якоря электрической машины 1.

При этом перенапряжение, возникшее па ключе 49, исчезает (t ) и, следовательно, не может достичь напряжения пробоя ключа 49. Последний оста10

55 ется при этом включенным, поскольку на выходе 14 датчика 13 обрыва диода обратного моста и па выходах 2ш-канального блока памяти сигналы не изменяются до момента, пока не спадает до нуля ток в коммутационном контуре.

В момент, когда коммутационный Т0К становится равным нулю, сигнал с выхода 23 датчика 15 коммутационного интервала перебрасывает ключевой элемент 17 датчика 13 обрыва диода обратного моста в состояние логического нуля (Лиг,2). 11а выходе 14 датчика 13 (фиг,2) появляется сигнал логического нуля, который поступает на управляющие входы 10 переключателей 9.

На входы ключей преобразователя 3 частоты проходят сигналы с выходов блока 6 формирования сигналов управления (t<, фиг,7). Для вентильного электродвигателя восстанавливается нормальный алгоритм управления до очередного отключения ключа 49 (t< ), при котором описанные процессы повторяются, При выходе из строя любого другого диода, а так же при изменении направления вращения вентильный электродвигатель работает аналогичным образом.

Если вентильный электродвигатель выполнен в соответствии с функциональной схемой (фиг.4), функциональное назначение. и алгоритм работы бло" ка формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами переключателей и датчика обрыва диодов обратного моста остается аналогичным, рассмотренным ранее в вентильном электродвигателе, выполненном согласно функциональной схеме (фиг.3).

Работа формирователя 75 задержанных тактовых импульсов происходит следующим образом., При пуске вентильного электродвигателя в момент подключения датчика 5 положения индуктора к источнику питания низкий логический уровень сигналов на выходе датчика 5 положения индуктора сменяется логической комбинацией сигнапов, соответствующей положению индуктора в момент пуска.

При этом появляется сигнал логической единицы на выходе одного из ло— гических элементов ИСКГПОЧАИЩЕЕ ИЛИ, который поступает на соответствующий вход логического эл-*. ìå.íòà 3 ИЛИ 84.

16

1325632

Сигнал на выходе логического элемента 3 ИЛИ 85 переходит на уровень логической единицы. По переднему фронту сигнала с выхода логического элемента 3 ИЛИ 84 формирователь 87 импульсов формирует импульс, который через логический элемент И 86, не изменяясь, поступает на тактируемый вход блока 74 памяти. По переднему фронту этого импульса начальная информация с выхода блока 74 памяти .переписывается на его вход.

В начале очередного такта комму. тации меняется информация на выходе датчика 5 положения индуктора, На выходе одного из логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, например 80, происходит смена логической информации с нулевого уровня на уровень логической единицы. При поступлении этого сигнала на вход одновибратора 83 сигнал на выходе триггера 93 устанавливается в состояние логической единицы, в котором начинается заряд конденсатора 94. При достижении на емкости напряжения логической единицы сигнал на выходе триггера 93 переходит в состояние логического нуля. Начинается ускоренный разряд конденсатора 94 через открытый диод 95 и низкоомное выходное сопротивление

D-триггера 93. Длительность сформированного на выходе одновибратора 83 импульса при этом оказывается равной

0,69RC, где С вЂ” -емкость конденсатора 94, R — - сопротивление резистора 96.

Длительность сформированных на выходе одновибраторов импульсов выбирается путем изменения R и С, равной длительности коммутационного интервала при номинальном режиме работы вентильного электродвигателя.

Таким образом, на каждом такте коммутации на выходе одного иэ одновибраторов формируется сигнал длительностью, который, инвертируясь на логическом элементе 3 ИЛИ-НЕ 85, проходит на выход формирователя 75 задержанных тактовых импульсов.

По переднему фронту сигнала, поступающего с выхода формирователя 75 задержанных тактовых импульсов на тактируемый вход блока 74 памяти, информация с его входа переносится на его выход, и сохраняется неизменной до поступления следующего тактового импульса.

45 блока 74 памяти.

Предлагаемый вентипьный электро50

5

Дешифратор 76 информационных сиг.налов работает аналогично, Учитывая, что вентильный электродвигатель в рассматриваемом варианте выполнен нереверсивным, информация на выходе дешифратора 76 однозначно соответствует ключу, отключаемому на текущем такте коммутации.

В случае появления перенапряжения на одном из ключей преобразователя частоты, к варисторам 70 датчика 13 аварийной ситуации прикладывается напряжение, равное ЭДС самоиндукции отключаемой секции. Сопротивление варисторов 70 резко падает, растет ток через измерительный резистор 71, а следовательно, и напряжение, прикладываемое через выпрямитель 72 к входу компаратора 73. Компаратор срабатывает на выходе 14 датчика 13 обрыва диода обратного моста, появляется сигнал логической единицы, который сохраняется до момента достижения напряжением на выходе измерительного резистора 71 нижнего порога срабатывания компаратора 73. Верхний и нижний пороги срабатывания компаратора 73 выбираются следующим образом.

Верхний уровень определяется максимально возможным напряжением питания преобразователя 3 частоты, а нижний— максимальной ЭДС вращения вентильного электродвигателя.

Сигнал с выхода !4 датчика 13 обрыва диода обратного моста помимо управляющих входов 10 переключателей 9 поступает на управляющий вход 8 блока 7 формирования сигналов управленля отключаемыми на коммутационном интервале ключами. Данный сигнал в случае появления перенапряжения, величина которого контролируется, saпрещает смену информации на выходе двигатель позволяет повысить надежность работы при неисправности в презбразователе частоты типа обрыв диода обратного моста за счет введения дополнительных блоков, которые позволяют исключить перенапряжение на ключах двухполупериодного преобразователя частоты. Перенапряжение на ключах устраняется sa счет, изменения алгоритма управления вентильным электродвигателем и организации дополнительного электрического контура для замыкания коммутационного

17 13256 тобй в момент возникновения перенапряжения, величина которого контролируется.

Предлагаемый вентильный электро- 5 двигатель сохраняет нормальную работоспособность при обрыве любого диода обратного моста. Кроме того, надежность работы силовых диодов, находящихся под циклическим воздействием больших токов значительно ниже, чем слаботочных логических схем, на которых реализованы дополнительно введенные блоки.

Эффективность применения изобрете- >5 ния увеличивается с ростом мощности вентильного электродвигателя, по-. скольку соответственно возрастает энергия, записанная в индуктивности отключаемой секции, и перенапряжения, 20 возникающие при обрыве диода обратного моста, могут быть значительными.

Формула изобретения

1. Веитильный электродвигатель, содержащий электрическую машину с ш-секционной обмоткой якоря, подключенную к выходу двухполупериодного преобразователя частоты с 2ш ключами 30 и 2я1 диодами обратного моста, датчик положения индуктора, п выходов которого связаны с входами 2m ключей преобразователя частоты через 2m-канальный блок формирования сигналов управ- З5 ления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы при неисправности в преобразователе частоты типа обрыв диода обратного моста, в него дополнительно вве- 40 дены 2m-канальный блок формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами с и информационными и по крайней мере одним управляющим входами, 2m-е пере- 45 ключатели с управляющим и двумя информационными входами каждый, датчик обрыва диода обратного моста, по крайней мере одним выходом, входы которого связаны с диодным обратным мостом, а выход подключен к объединенным управляющим входам 2m-х переключателей, управляющий вход 2m-канального блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами связан с датчиком обрыва диода обратного мос,та, а его Ф информационных входов подключены к выходам датчика положе18 ния индуктора, соответственно |.е- выходы 2m-канального блока формирования сигналов управления и 2ш-канального блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутацион— ном интервале ключами подключены соответственно к первому и второму информационным входам 1-го переключателя, выход которого подключен к входу 1-го ключа преобразователя частоты.

2, Электродвигатель по и. отличающий с я тем, что датчик обрыва диода обратного моста выполнен в виде датчика коммутационного интервала, датчика перенапряжения и ключевого элемента с управляющим и информационными входами, выход которого является первым выходом датчика обрыва диода обратного моста, входами которого служат входы датчика коммутационного интервала, подключенного в анодную и катодную группы диодов обратного моста и m входов датчика перенапряжения, подключенных соответственно к m-секционной обмотке якоря, выход датчика коммутационного интервала является вторым выходом датчика обрыва диода обратного моста и подключен к управляющему входу 2m-канального блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами и к информационному входу ключевого элемента, управляющий вход которого подключен к выходу датчика перенапряжения, 3 ° Электродвигатель по п,1, о т— л и ч а ю шийся тем, что 2m-канальный блок формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами выполнен в виде 2m-канального блока памяти с тактируемымн и 2m информационными входами, формирователя задержанных тактовых импульсов с управляющим и информационными входами и 2m-канального дешифратора информационных сигналов, и входов которого объединены с и входами формирователя задержанных тактовых импульсов соответственно и являются информационными входами 2m-канального блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами, управляющим входом которого служит управляющий вход формирователя задержанных тактовых импульсов, 2m вы1325632

20 ходов указанного блока памяти служат выходами 2m-êàíàëüíîãо блока формиро— вания сигналов управления отключаелы— ми на коммутационном интервале ключамн, выход формирователя задержанных тактовых импульсов подключен к тактируемому входу 2пгканального блока памяти, 1-й информационный вход которого связан с i è выходом 2п -канального дещифратора информационных сигналов.

4. Электродвигатель по п.3, о т— л и ч а ю шийся тем, что п-канальный датчик положения индуктора дополнительно снабжен и-канальным реле реверса, управляющий вход которого подключен к выходу задатчика направления вращения, 2m-канальный блок формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами дополнительно снабжен двумя 2m-канальными коммутаторами с управляющим и 2ю информационными входами каждый и инвертором, вход которого объединен с управляющим вхо ) дом первого 2тп-канального коммутатора, является вторым управляющим входом 2m-канального блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами и подключен к выходу задатчика направления вращения, выход инвертора подключен к управляющему входу второго

2m-канального коммутатора, >-е выходы 2m — канальных коммутаторов объединены и подключены к i-му входу 2mканального блока памяти, 1-й выход

2m-канального дешифратора информационных сигналов подключен к 1-му входу первого i-му входу второго 2m-канальных коммутаторов, образуя по подключениям второго 2m-канального коммутатора кольцевую схему.

1325632

I 32зЕ 32 лиюаююь euaavvgoevdgoaob пьвя zy укои g

I:325б32

1325632

1325632

aN

: юИ аЮ

Ю

И аЖ а/ ай аФ

Ы8

e!t сМ аФ ай М

a!t

aIt

И ай

> cd

Ю

Составитель Е, Гольцова

Редактор И. Бланар Техред 3.Кадар Корректор Н.Король

Заказ .3121/52 Тираж 659 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике , а именно к вентильным электродвигателям (ВД)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления вентильным электродвигателем

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов, к которым предъявляются требования по минимизации шумов и вибраций

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах механизмов с высокими требованиями к шумовым характеристикам, например, в бытовой технике

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в широкорегулируемых вентильных двигателях

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления и регулирования

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых вентильных электроприводах, в частности в электроприводах для управления запорной арматурой в различных отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к устройству и способу для управления гибридным двигателем, а более конкретно к устройству и способу для управления гибридным двигателем, в котором в роторе вместо катушки индуктивности используется постоянный магнит

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в широко регулируемых вентильных двигателях

Изобретение относится к инструментам с электрическим приводом

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для приведения в действие контактных систем устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для возбуждения синхронного электродвигателя с постоянными магнитами, встроенного в электрическое транспортное средство

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электроприводах, например в вентильных электроприводах, авиационньпс механизмов

Наверх