Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение надежности электродвигателя путем исключения сквозных токов при коммутации транзисторов мостового коммутатора. Указанная цель достигается тем, что в вентильный электродвигатель введены дроссель (Д) 10, пороговый блок (ПБ) 14, формирователь (Ф) 6 зоны коммутации меньше 180°, Ф 7 зоны коммутации больше 180°, отключающие реле (ОР) 8, 9, инвертируюшая цепь 15. Посредством силовых обмоток 11, 12 Д 10 мостовые коммутаторы 3 и 4 подключены к зажимам источника питания . Измерительная обмотка 13 Д 10 подключена к ПБ 14, управляющего работой ОР 8 и 9. В режиме пуска и малых частот вращения секции 1, 2 якорной обмотки коммутируются сигналами, поступающими с Ф 6. По достижении заданной (номинальной ) частоты вращения срабатывает ПБ 14, который размыкает ОР 8 и замыкает ОР 9. Управление коммутаций осуществляется от Ф 7. В результате из-за наличия зоны перекрытия Д If в силовых обмотках 11 и 12 возникают ЭДС самоиндукции, препятствующие протеканию сквозных токов в зоне перекрытия Atp. Кроме того, улучшается гармонический состав тока в якорной обмотке, что повышает точность поддержания мгновенной частоты вращения и снижает потери в меди, т.е. улучшает энергетические показатели вентильного электродвигателя. 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 Н 02 К 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

l fpfA 4 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 -„

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ йЖ Д110)...:

1 vy (21) 3919212/24-07 (22) 01.07.85 (46) 07.04.88. Бюл. № 13 (72) B. Д. Косулин, Г. Б. Михайлов, В. В. Омельченко, Е. А. Петров и В. В. Путников (53) 62-83:621.313.292.83 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1065979, кл. Н 02 К 29/14, 1984.

Овчинников И. Е. и др. Бесконтактные двигатели постоянного тока автоматических устройств. М. — Л.: Наука, 1966, с. 16, рис. 1,3. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности электродвигателя путем исключения сквозных токов при коммутации транзисторов мостового коммутатора.

Указанная цель достигается тем, что в вентильный электродвигатель введены дроссель (Д) 10, пороговый блок (ПБ) 14, формирователь (Ф) 6 зоны коммутации мень„SU„„1387124 А1 ше 180, Ф 7 зоны коммутации больше 80, отключающие реле (OP) 8, 9, инвертирующая цепь 15. Посредством силовых обмоток 11, 12 Д 10 мостовые коммутаторы 3 и

4 подключены к зажимам источника питания. Измерительная обмотка 13 Д 10 подключена к ПБ 14, управляющего работой

OP 8 и 9. В режиме пуска и малых частот вращения секции 1, 2 якорной обмотки коммутируются сигналами, поступающими с

Ф 6. По достижении заданной (номинальной) частоты вращения срабатывает ПБ 14, который размыкает OP 8 и замыкает OP 9.

Управление коммутаций осуществляется от Ф 7. В результате из-за наличия зоны перекрытия ь р в силовых обмотках 11 и 12 возникают ЭДС самоиндукции, препятствующие протеканию сквозных токов в зоне перекрытия ьy. Кроме того, улучшается гармонический состав тока в якорной обмотке, что повышает точность поддержания мгновенной частоты вращения и снижает потери в меди, т.е. улучшает энергетические показатели вентильного электродвигателя. 2 ил.

1387124

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для управления вентильным электроприводом.

Целью изобретения является повышение надежности путем исключения сквозных токов в момент коммутации транзисторов мостового коммутатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину с секциями 1 и 2 (фиг. 1) якорной обмотки, мостовые коммутаторы 3 и 4, выполненные на транзисторах и датчик 5 положения ротора синхронной машины. Один вывод второй диагонали каждого коммутатора 3 и 4 подключен к одному зажиму источника питания. В вентильный электродвигатель введены формирователь 6 зоны коммутации меньше

180 эл. град. формирователь 7 зоны коммутации больше 180 эл. град. отключающие реле 8 и 9, дроссель 10 с двумя силовыми обмотками 11 и 12, соединенными между собой последовательно согласно, и одной измерительной обмоткой 13, пороговый блок

14, инвертирующая цепь 15.

Секция 1 обмотки якоря синхронной машины включена в первую диагональ мостового коммутатора 3, а секция 2 — в первую диагональ мостового коммутатора 4.

Выход датчика 5 положения ротора подключен к входам формирователей 6 и 7 зоны коммутации, выходы которых через отключающие реле 8 и 9 подключены к управляющим входам силовых ключей мостовых коммутаторов (инверторов) 3 и 4 соответственно. Второй вывод второй диагонали инвертора 3 соединен со свободным выводом силовой обмотки 11, а второй вывод второй диагонали инвертора 4 подключен к сщ>бодному выводу силовой обмотки 12 дросселя 10.Точка соединения начала силовой обмотки 11 и конца силовой обмотки

12 подключена к другому зажиму источника питания. Измерительная обмотка 13 дросселя 10 подключена к входу порогового блока 14, выход которого подключен к управляющему входу отключающего реле 9 и через инвертирующую цепь 15 — к управляющему входу отключающего реле 8.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

В исходном состоянии отключающие реле 8 и 9 разомкнуты. При подаче питания на схему на выходе датчика 5 положения ротора появляются сигналы, которые поступают на формирователи 6 и 7 зоны коммутации. На выходе порогового блока 14 при этом сигнал отсутствует, что соответствует наличию сигнала на выходе инвертирующей цепи 15, который замыкает контакты отключающего реле 8. При этом на управляющие входы (базы транзисторов) мостовых инверторов 3 и 4 поступают сигналы, обеспечивающие работу электродвигателя с зоной коммутации, меньшей 180 эл. град. На силовых обмотках 11 и 12 дросселя 10 при коммутации мостовых инверторов 3 и 4 возникает переменное напряжение, близкое к треугольному, частота и амплитуда которого пропорциональны частоте вращения ротора. При этом на измерительной обмотке 13 генерируется напряжение, амплитуда которого также пропорциональна частоте вращения вала электродвигателя. Это напряжение сравнивается с напряжением, пропорциональным заданной частоте вращения, при превышении которого пороговый блок 14 срабатывает и вырабатывает сигнал на замыкание контактов реле 9 и через инвертирующую цепь 15 — на размыкание контактов реле 8. При этом силовые ключи инверторов 3 и 4 начинают коммутировать ток в якорных обмотках 1 и 2 с зоной коммутации, превышающей 180 эл. град.

Величина зоны коммутации выбирается большей 180 эл. град. из следующих соображений. Во-первых, зона перекрытия ь (фиг. 2а) исключает перенапряжение при коммутации транзисторов стоек мостовых инверторов за счет организации замкнутых контуров внутри каждого мостового инвертора. Эти контура включают в себя открытые транзисторы и обратные диоды. Бовторых, для улучшения гармонического состава тока необходимо его плавное снижение в точках 0,180, 360 эл. град. и т.д. до нуля. Поэтому величина зоны перекрытия

Ду должна выбираться с учетом постоянной времени силовой цепи электродвигателя.

Перекрытия зон коммутации, приводящие к одновременному открытию силовых ключей одной из стоек мостовых инверторов, не вызывают сквозных токов в режиме вращения вала из-за наличия дросселя в силовой цепи. В его силовых обмотках 11 и 12 возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая протеканию сквозных токов в течение угла перекрытия ау.

В пусковом режиме, когда ротор двигателя находится в заторможенном состоянии в течение времени, превышающем время электромагнитного переходного процесса в силовой цепи, увеличение зоны коммутации, больше 180 эл. град. приводит к протеканию сквозных токов через стойки мостовых инверторов. Поэтому в устройство введен формирователь 6 зоны коммутации меньшей 180 эл. град, который работает в пусковом режиме и режиме малых частот вращения.

1387124

Составитель А. Головченко

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 1226 54 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

При управлении электродвигателем постоянное напряжение питания суммируется с близким к треугольному переменным напряжением на обмотках ll и 12 дросселя

10 и подается в фазе с переменным напряжением на мостовой инвертор 3 и в противофазе на мостовой инвертор 4. На фиг. 2 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования напряжения на секциях 1 и 2 якорной обмотки.

Напряжение дросселя Ц,р (фиг. 2а) складывается с напряжением источника и прикладывается к обмотке двигателя, в которой наводится ЭДС вращения е. Результирующее напряжение формирует ток в обмотке (фиг. 26). Для сравнения на фиг. 2в показана форма тока в двигателе при отсутствии треугольного напряжения в зоне коммутации, меньшей 180 эл. град.

Как видно из сравнения кривых тока на фиг.

2б,в, треугольное напряжение, формируемое на обмотках 11 и 12 дросселя 10, действуя в противофазе с ЭДС вращения, в сумме с прямоугольным напряжением питания приводит к существенному улучшению гармонического состава тока в якорных обмотках

1 и 2, что повышает точность поддержания мгновенной частоты вращения вала электродвигателя и снижает пульсационные потери в сети и тем самым улучшает энергетические показатели электродвигателя.

Кроме того, среднее значение тока на фиг. 26 больше, чем на фиг. 2в, что свидетельствует о лучшем использовании электродвигателя по развиваемому моменту на валу.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с двухфазной якорной обмоткой, каждая секция которой включена в первую диагональ мостового коммутатора, выполненного на транзисторах, один вывод второй диагонали которого подключен к одному зажиму источника питания, датчик положения ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения сквозных токов в моменты коммутации транзисторов мостового коммутатора, введены дроссель с двумя последовательно-согласно соединенными силовыми обмотками и измерительной обмоткой, маг15 нитно-связанной с силовыми обмотками дросселя, свободный вывод каждой силовой обмотки соединен с другим выводом второй диагонали соответствующего мостового коммутатора, а точка соединения силовых обмоток дросселя подключена к другому зажиму источника питания, формирователи зоны коммутации больше 180 и меньше 180; входы которых соединены с выходом датчика положения ротора, отключающие реле, каждое из которых входом

25 соединено с выходом Одного из указанных формирователей зоны коммутации, а выходом — с базой соответствующего транзистора одного из мостовых коммутаторов, инвертирующая цепь и пороговый блок, входом подключенный к измерительной обмотке дросселя, а выходом — к управляющему входу одного отключающего реле непосредственно, а к управляющему входу другого отключающего реле — через инвертирующую цепь.