Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик и повышение быстродействия. Указанная цель достигается введением многоканального узла 12 дифференцирования , блока 13 суммирования и вы-, деления модуля, одновибратора 14 и управляемого ключа 15. Указанные узлы предназначены для формирования импульсов заданной длительности, определяемой временем, достаточным для коммутации тиристоров инвертора 5, к-рые подаются на вход блока 10 управления тиристором 9. На время существования этих импульсов резистор 8 расшунтирован. По достижении частотой вращения синхронной машины 1 величины , при которой ЭДС достаточна для естественной коммутации тиристоров инвертора 5, ключ 15 по команде узла 11 контроля параметров разгона за пирается. Прекращается поступление импульсов на вход блока 10, который выдает постоянный сигнал на включение тиристора 9. Резистор 8 шунтируется . 3 ил. § (Л

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

РЕСПУ1ЬЛИ К

„„SU„„13799

А1 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изоБРетений и ОтнРытий (21) 4065930/24-07 (22) 26.03.86 (46) 07.03.88. Бюл. У 9 (71) Пермское отделение Всесоюзного научно-исследовательского, проектного и проектно-конструкторского института по комплексной электрификации громьанленных объектов Тяжпромэлекти ропроект" им. Ф,Б.Якубовского (72) Г.А.Сторожев (53) 621.313.)3.014.2:621,382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 649105, кл. Н 02 К 29/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1259426, кл, Н 02 К 29/00, 1985. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик и повышение быстродействия. Указанная цель достигается введением (50 4 Н 02 р 6/00, Н 02 К 29/06 многоканального узла 12 дифференцирования, блока 13 суммирования и вы-, деления модуля, одновибратора 14 и управляемого ключа 15. Укаэанные узлы предназначены для формирования импульсов заданной длительности, определяемой временем, достаточным для коммутации тиристоров инвертора 5, к-рые подаются на вход блока 10 управления тиристором 9. На время существования этих импульсов резистор 8 расшунтирован, По достижении частотой вращения синхронной машины 1 величины, при которой ЭДС достаточна для естественной коммутации тиристоров инвертора 5,. ключ 15 по команде узла 11 контроля параметров разгона запирается. Прекращается поступление импульсов на вход блока 10, который выдает постоянный сигнал на включе- С ние тиристора 9. Резистор 8 шунтируется. 3 ил .

1379931

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в быстродействующих электроприводах с широким диапазоном регулирования час5 тоты вращения.

Цель изобретения — улучшение энергетических характеристик и повышение быстродействия.

На фиг.1 изображена блок-схема вентильного электродвигателя; на фнг.2 и 3 - графики токов и напряжений в элементах вентильного электродвигателя, поясняющие его работу.

На фиг.2 и 3 приняты обозначения: и н

U — напряжения на выходах

I И датчика положения ротора; U„, U, О!

U — напряжения на выходах узла диф15 ференцирования; U, — напряжение на выходе блока суммирования и выделения 20 модуля; U — напряжение на выходе одновибратора; U — напряжение на выходе выпрямителя; 1,1 — ток в цепи вы прямленного тока; i, i <, i — ток в о фазах вентильного электродвигателя, условно.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, датчик 2 положения ротора, вентильный преобразователь 3 частоты со звеном постоян- 30 ного тока, состоящий из выпрямителя

4, инвертора 5, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика 2 положения ротора через систему 6 импульсного управления инверто- 35 ра, а выход — с обмоткой якоря синхронной машины 1, сглаживающего дросселя 7, резистора 8, включенного последовательно с дросселем 7, тиристора 9, включенного параллельно резис- 40 тору 8 и анодом подключенного к сглаживающему дросселю 7, блока 10 управления 10 тиристором, и узел 11 контроля параметров разгона. Вентильный электродвигатель дополнительно содер- 45 жит многоканальный узел 12 дифференцирования, блок 13 суммирования и выделения модуля, одновибратор 14 и управляемый ключ 15, причем входы узла 12 дифференцирования подключены к 5О соответствующим выходам датчика 2 положения ротора, а его выходы подключены к соответствующим входам блока 13 суммирования и выделения модуля, выход KoTopoI Q подключен K входу 55 одноннбратора 14, подключенного выходом через управляемый ключ 15 к входу блока 10 управления тиристором 9, а управляющий вход ключа 15 подключен к выходу узла 11 контроля параметров разгона. Выпрямитель 4 преобразователя 3 частоты управляется от системы

16 импульсно-фазового управления выпрямителем. Инвертор 5 содержит тиристоры 17-22.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом, В момент включения t (фиг,2) ро4 тор двигателя, создавая магнитный по ток Ф, находится в одном из положе1 И и! ний. Сигналы Uг, U þ U ã датчика 2 положения ротора поступают на вход системы 7 импульсного управления инвертором, которая вырабатывает управляющие импульсы, поступающие на тиристоры инвертора 5, например на тиристоры 17 и 20. Для создания тока в цепи и соответственно намагничивающей силы статора системой 1б импульснофазового управления выпрямителем 4 открываются тиристоры выпрямителя с максимальным углом зажигания, который уменьшается по мере разгона,т.е. работа выпрямителя протекает аналогично приводу постоянного тока.

При появлении напряжения на выходе выпрямителя 4 через открытый тиристор 9, шунтирующий резистор 8 и открытые тиристоры 17 и 20 инвертора 5 по фазам а, Ъ протекает ток, имеющий непрерывный характер благодаря большой индуктивности сглаживающего дросселя 7. Образованный протекающим током магнитный поток статора взаимодействует с магнитным потоком ротора, в результате чего ротор двигателя начинает поворачиваться и вмес те с ним поворачивается ротор датчика 2 положения.

1»

В момент времени t импульс U датчика 2 положения исчезает и по заднему фронту этого импульса система 7 импульсного управления инвертором снимает сигнал управпения с тиристора 20 инвертора 5 и подает управляющий сигнал на тиристор 22. Одновременно соответствующей дифферен цнрующей цепочкой узла 12 дифферен» цирования дифференцируется задний

ui фронт импульса U н на соответствующем выходе узла 12 появляется отриtlat цательный импульс U, поступающий на вход блока 13 суммирования и вьщеления модуля, в котором он преобразуется в импульс положительной полярности U < Импульсом U, запускается одновибратор 14, формирующий на сво1379931 ем выходе импульс заданной длительности U <, поступающий через открытый ключ 16 на вход блока IO управления тиристором 9 и дающий команду на запирание тиристора 9. Последний запирается блоком 10 управления и в цепь выпрямленного тока вводится резистор 8, величина которого такова, что вследствие уменьшения электромаг- 10 нитной инерции цепи выпрямленного тока ток в ней становится прерывистым.

Пауза в токе при условии снятия импульсов управления с тиристора 20 инвертора 5 и подачи их на тиристор

22 приводит к эапиранию тиристора 2 и отпиранию тиристора 20, и ток течет уже по фазам а, с. Время коммутации тиристоров иивертора определяется продолжительностью одного пульса пре- 20 рывистого тока (t íà графике вьгпрямленного тока, фиг.3).

При частоте питающей сети

= 50 Гц и трехфазной мостовой схеме выпрямителя с пульсностью m = 6 про- 25 должительность пульсации составляет

t = — — — =00033 с.

n f.ш

Для повышения надежности коммутации целесообразно удвоить это время 30 (0,0066 с). На такую длительность настраивается выходной импульс одновибратора 14. По срезу импульса Uia на выходе одновибратора 14 блок 10 управления тиристором открывает тиристор 9, который шунтирует резистор

8. Ток i в цепи выпрямленного тока становится непрерывным (фиг.3). Поток статора, взаимодействуя с полем ротора, вызывает дальнейший поворот ротора и через 60 эл.град (момент времени t, фиг.2) на выходе датчика положения ротора 2 появляется ими пульс П . По его фронту система 7 импульсного управления инвертором 45 снимает сигнал управления с тиристора 17 и подает его на тиристор 19.

Н

Фронт импульса U дифференцируется узлом 12 на выходе которого появляЭ

Н ется короткий импульс,, котоРый, пройдя через блок 13 суммирования и выделения модуля (U, ), запускает од- новнбратор 14, формирующий импульс

U заданной длительности (0,0066 с).

По сигналу U,4 блок 10 управления тнристором запирает тиристор 9, шунтирующий резистор 8, выпрямленный ток становится прерывистым, происходит коммутация тиристоров !7 и 19, ток течет по фазам Ъ, с. По исчезновении импульса U<4 блок 10 управления открывает тиристор 9, резистор 8 шунтируется, выпрямленный ток становится непрерывным, ротор двигателя поворачивается и т.д.

Таким образом происходит пуск двигателя из неподвижного состояния.

По мере разгона двигателя возрастает

ЭДС машины и при частоте вращения

5Х номинальной становится достаточной для того, чтобы обеспечить устойчивую естественную коммутацию инвертора, т.е. вести" инвертор. Необходимость в создании прерывистого тока отпадает и ключ 15 по сигналу, поступающему на его управляющий вход от узла !I контроля параметров разгона, например, тахогенератора при определенном значении частоты вращения запирается, блокируя тем самым поступление на вход блока 10 управления тиристором импульсов от одновибратора 14.

Тиристор 9 удерживается после этого блоком 10 B oTKpblToM cocтоянии н шунтирует резистор 8.

Таким образом, в вентильном электродвигателе резистор 9 вводят в цепь выпрямленного тока для придания ему прерывистого характера не на все время начального участка пуска, а периодически, через 60 эл.град, в моменты коммутации тиристоров инвертора в соответствии с порядком их включения на время, не превышающее 0,0066 с.

Благодаря этому значительно снижаются потери в резисторе, что улучшает его энергетические характеристики, и повышается пусковой момент двигателя, так как подавляющую часть времени начального участка пуска ток в двигателе остается непрерывным.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, датчик положения ротора, вентильный преобразователь частоты, составленный из выпрямителя, инвертора, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения ротора, а вьг ход — с обмоткой якоря синхронной машины, сглаживающего дросселя, резистора, включенного последовательно со сглаживающим дросселем, тиристора, включенного параллельно резистору и анодом подключенного к сглаживающему дросселю, блока управления

1379931 и, Фиг, 2 тиристором, и узел контроля параметров разгона, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик и повышения быстродействия, дополнительно введены многоканальный узел дифференцирования, блок суммирования и выделения модуля, одновибратор и управляемый ключ, причем входы узла дифференцирования подключены к соответствующим выходам датчика положения ротора, а его выходы подключены к соответствующим входам блока суммирования и выделения модуля, выход которого подключен к входу одновибратора, подключенного выходом через уп» равляемый ключ к входу блока управления тиристором, а управляющий вход ключа подключен к выходу узла контроля параметров разгона.

1379931

V 14

Составитель А.Иванов

Техред Я.Дидык

Корректор Л. Пилипенко

Редактор А.Козориз

Заказ 992/57 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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