Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение энергетических показателей путем снижения динамических потерь и потерь на вихревые токи и гистерезис. В вентильном электроприводе обмотки 2-4 якоря синхронного двигателя 1 питаются от источника 8 через преобразователи частоты 5-7. Входы пороговых элементов 12-17 попарно объединены и соединены с вы- ,ходами датчиков тока 9-11. В вентильный электропривод введены одновибраторы 18-20, элементы памяти 21-23 и логические сумматоры 24-27. Первые входы элементов памяти 21-23 подключены к выходу сумматора 24. Выходы сумматоров 25-27-соединены соответственно со вторыми входами элементов памяти 21-23, выходы которых подключены к управляющим цепям 28-30 ключей преобразователей частоты 5-7. Одновибраторы 18-20 организуют связь пороговых элементов 12-17 с сумматорами 25-27 соответственно. В устройстве обеспечивается одновременное отключение обмоток якоря от источника питания в том случае, если напряяение любого датчика превысит порог срабатывания.одной группы пороговых элементов, а их одновременное подключение к источнику питания происходит по достижении напряжения любого датчика тока величины, меньшей порога срабатывания другой группы пороговых элементов. 2 ил. и (Л 4 ОО

6 Ъ ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4146938/24-07 (22) 17.11.86 (46) 15.10.88. Бюл. У 38 (72) В.И.Катаев и Л.В.Холмов (53) 62-83:621.313.332 (088.8) (56) Заявка Японии Ф 51-42726, кл. Н 02 P 5/ 16, 1976 °

Авторское свидетельство СССР

У 1283928, кл. H 02 P 6/02, 1985.

Разработка систем электропривода для органов управления подвижного объекта. М.: Отчет ИЭИ, рук. работ Лозенко В.К., Ф ГР Ф13966, Р 109681, ч. 1, 108 с, 1980. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение энергетических показателей путем снижения динамических потерь и потерь на вихревые токи и гистерезис. В вентильном электроприводе обмотки 2-4 якоря синхронного двигателя 1 питаются от источника 8 через преобразователи частоты 5-7.

Входы пороговых элементов 12-17 по„„SU„„1431026 А1 (51) 4 Н 02 P 6/02, Н 02 К 29/ОО парно объединены и соединены с вы,ходами датчиков тока 9-11. В вентильный электропривод введены одновибраторы 18-20, элементы памяти 21-23 и логические сумматоры 24-27. Первые входы элементов памяти 21-23 подключены к выходу сумматора 24. Выходы сумматоров 25-27 соединены соответ" ственно со вторыми входами элементов памяти 21-23, выходы которых подключены к управляющим цепям 28-30 ключей преобразователей частоты 5-7.

Одновибраторы 18-20 организуют связь пороговых элементов 12-17 с сумматорами 25-27 соответственно. В устройстве обеспечивается одновременное отключение обмоток якоря от источни- ж ка питания в том случае, если напряжение любого датчика превысит порог срабатывания одной группы пороговых элементов, а их одновременное подключение к источнику питания происходит по достижении напряжения любого датчика тока величины, меньшей порога >, срабатывания другой группы пороговых @ элементов. 2 ил.

ФФ

1431026

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с вентильным электродвигателем.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей путем снижения динамических потерь и потерь на вихревые токи и гистерезис.

На фиг. 1 представлена блок-схема вентильного электропривода с числом и обмоток якоря, равным трем, на

;фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие работу вентильного электропривода.

Вентильный электропривод содержит синхронный двигатель 1< с тремя обмот ками 2-4 якоря, которые через преоб разователи частоты 5-7 подключены к источнику питания 8. В цепь обмоток

2-4 включены соответственно датчики тока 9-11. Электропривод содержит 2 и пороговъвс, т.е. шесть элементов 12-17, входы которых попарно объединены и соединены с выходами датчиков тока

9 — 11 соответственно. В электропривод введены три (п = 3) одновибратора 18-20, три двухвходовых элементов памяти 21-23 и четыре (2п = 4) трех— входовых логических сумматоров 24—

27. Первые входы элементов памяти объединены и подключены к выходу первого логического сумматора 24. Второй вход каждого i-го элемента памяти соединен с выходом (i+1)-го логического сумматора, второй вход первого элемента памяти 21 соединен с выходом 35 второго логического сумматора 25, второй вход второго элемента памяти.

22 — с выходом третьего логического сумматора 26, второй вход третьего элемента памяти 23 — с выходом чет40 вертого логического сумматора 27. Выходы элементов памяти 21 — 23 соединены соответственно с управляющими цепями 28-30 ключей укаэанных преоб" разователей частоты. Входы первого

45 сумматора соединены соответственно с выходами (2i-1)-ых пороговых элементов, а именно: входы первого сумматора 24 соединены соответственно с выходами первого 12, третьего 14 и пятого 16 пороговых элементов, Выход каждого 2i-ro порогового элемента подключен к i-o»y входу (i+1)-го логического сумматора и через соответствующий i-ый одновибратор — к i-ому входу указанных логических сумматоров, кроме первого и (i+1)-гп, выход второго порогово|о элемента 13 (i=i) соединен с первым входом второго логического сумматора 25 и через первый одновибратор 18 — с первыми входами третьего 26, четвертого 27 логических сумматоров, выход четвертого порогового элемента (i = 2) соединен со вторым входом третьего логического сумматора 26 и через второй одновибратор 19 — со вторыми входами второго 25 и четвертого 27 ло ических сумматоров, выход шестого порогового элемента (i = 3) 17 подключен к третьему входу четвертого логического сумматора 27 и через третий одновибратор 20 — к третьим входам второго 25 и третьего 26 логических сумматоров.

Вентильный электропривод работает следующим образом.

Пусть на интервалах времени t, t (фиг.2) на цепи управления 28-30 ключей преобразователей частоты 5-7 поступил сигнал на отключение и принудительно обмотки якоря 2-4 бъ|ли отключены от источника питания 8. Пусть в момент времени t,, поступил сигнал на пуск двигателя, например, с двухпозиционным ограничением тока в каждой из обмоток якоря. Начиная с указанного момента, на цепи управления ключами преобразователей частоты поступают импульсы токового управления

Б. -0 „ „ причем единичныи логический сигнал соответствует отключению соответствующей обмотки якоря от источника питания и спаду тока в указанной обмотке. На интервале времени t;-с з на вторых входах "установка 0 элементов памяти 2 1-23 присутствуют единичные управля1<><цие сигналы и обмотки якоря двигателя подключены к истс>чни— ку питания 8. Токи в обмотках »арастают. В моменты |<ремеп>1 С;-|., токи первой 2 и второй 3 обмоток якоря превышают порог срабатывания, соответственно первого 12 и т|>етьего 14 пороговых элементов и на их въпопах изменяются уровни |н>гических сигналов U, и Н, Это не пр||водит к изменению режима работы двигателя, так как выходы указаннъъх пороговых элементов не связаны с первыми вх<>дами установка 1 .>:><ментов памяти

21-23. Токи во всех >Гмотках якоря

ДО МОМЕНта С:c 1|Р<;.1«:æ;I><>ò Н:<РаотатЬ.

В момент време>|и 1. с:рабат> п>ас т пер—

BbIH I10POI OBbIIf >. << ."!< 1 " 11

I < <1

ВЪ|>СОДС (1ОЯ Влила Г< 11 с

143102 б

30

55 нал UIг, который через логический сумматор 24 поступает на первые входы элементов памяти 21-23, первая 2 и вторая 3 обмотки якоря отключаются от источника питания, и токи в них начинают спадать. Ток первой обмотки якоря 2 становится ниже порога. срабатывания первого порогового элемента 12; единичный сигнал на его выходе падает. При этом сигнал UI г на отключение третьей обмотки якоря через логический сумматор 24 поступает на первый вход "установка 1" элемента памяти 23, но не изменяет его состояния, так как на его втором управляющем входе "установка О" присутствует управляющий сигнал U . Ток в третьей обмотке 4 якоря продолжает нарастать. В момент времени t напряжение U „ на выходе датчика 10 второй обмотки 3 якоря снижается до уровня срабатывания третьего порогового элемента 14. На его выходе появляется

"единичньп " управляющий сигнал U который поступает через логические сумматоры 25-27 на вторые входы эле.— ментов памяти. На выходах первого 21 и второго 22 элементов памяти изменяются уровни логических сигналов U „ и Н, а на выходе третьего элемента памяти 23 — сохраняются. На интервале времени t -t все обмотки якоря подключены к источнику питания, токи в них нарастают, причем нарастание токов в каждой обмотке якоря сдерживается взаимоиндуктивными связями с соседними обмотками якоря. В каждом контуре нарастающих токов действует повышенная эквивалентная индуктивность. В момент времени t1 напряжение на выходе датчика 11 тока третьей обмотки 4 достигает порога срабатывания пятого порогового элемента

16, на его выходе появляется "единичный" сигнал U,, который поступает через первый логический сумматор

24 на входы "установка 1" элементов памяти 21-23, устанавливая их выходы в единичное состояние, чем отключает все обмотки якоря от источника питания. Начиная с момента времени токи в них спадают. Спад тока в каждой обмотке якоря сдерживается взаимоиндуктивными связями с соседними обмотками якоря;

Таким образом, на интервале времени -t одновременное отключение от источника питания всех обмоток происходит в том случае, если напряжение на выходе любого i-ro датчика тока превысит напряжение срабатывание (i-1)-ro порогового элемента. Одновременное подключение к источнику питания всех обмоток якоря происходит в том случае, если напряжение на выходе любого i-ro датчика тока станет ниже порога срабатывания 2i-го порогового элемента. Регулирование тока в каждой обмотке осуществляется с гарантированной точностью, определяемой разностью между порогами срабатывания (2i-1)-ых и 2i-ых пороговых элементов.

Датчики 9 — 11 тока обмоток якоря могут быть включены по различным схемам.

Изменение алгоритма работы контуров формирования тока в каждой обмотке позволяет снизить частоту коммутации силовых ключей. Это позволяет снизить мощность потерь в ключевых элементах преобразователя частоты, потери в электрической машине на вихревые токи в гистерезис и повысить за счет этого КПД вентильного электропривода.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий cHHxpoHHbIH двигатель с Il обмотками якоря, каждая из которых через преобразователь частоты подключена к источнику питания, 2п пороговых элемента, входы которых попарно объединены и подключены к выходу датчика тока соответствующей обмотки якоря синхронного двигателя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем снижения динамических потерь и потерь на вихревые токи и гистерезис, введены (и+1) п-входо-, вых логических сумматоров, и одновибраторов и п двухвходовых элементов памяти, выход каждого из которых связан с цепью управления ключами соответствующего преобразователя частоты, первые входы элементов памяти объединены и подключены к выходу первого логического сумматора, второй вход каждого i-го элемента памяти соединен с выходом (i+1)-го логического сумматора, выход каждого (2i-1)-го порогового элемента соединен с соответствующим входом первого логичес1431026

- и.п

tp 4tlt4t (д 1

Составитель А.Головченко

Редактор Н.Горват Техред Л.Сердюкова Корректор H,Êîðîëü

Заказ 5349/54 Тираж 584 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 кого сумматора, выход каждого 2i-го порогового элемента подключен к 1-му входу (+1)-rо логического сумматора и через соответствующий i-и одновибратор к i-му. входу логических сумматоров, кроме первого и (i+ 1)-ro.