Вентильный индукторный электропривод

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления вентильными индукторными электроприводами различных механизмов. Техническим результатом является снижение себестоимости и повышение надежности. В вентильном индукторном электроприводе, содержащем индукторный двигатель, фазные обмотки которого подключены к выходам транзисторного коммутатора, шестифазный датчик положения ротора, состоящий из шести элементов с эффектом Холла, путем логического преобразования сигналов с датчика положения ротора с помощью логических элементов НЕ, И-НЕ, И формируются сигналы управления транзисторным коммутатором. Такое решение позволяет получать парную коммутацию тока в фазных обмотках электрической машины и поддерживать постоянной скорость вращения двигателя. 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления вентильными индукторными электроприводами различных механизмов.

Известны вентильные индукторные электроприводы, содержащие электродвигатель, подключенный к вентильному коммутатору, в цепь управления которого включены широтно-импульсный модулятор и соответствующие регуляторы параметров электрической машины, сумматор, входы которого соединены с выходом датчика напряжения звена постоянного тока вентильного коммутатора и через блок умножения к вычитающему входу узла сравнения, суммирующий вход которого соединен через блок вычисления интеграла с выходом сумматора. Выход узла сравнения через релейный элемент подключен к входу блока вычисления заданного угла коммутации (заданного положения) [1]. Исключение датчика положения ротора здесь осуществлено за счет детектирования положения по результату сравнения потокосцеплений

Недостатком этого привода являются ошибки вычисления потокосцепления при интегрировании фазного напряжения, возникающие преимущественно из-за температурных изменений омического сопротивления обмоток, проявляющегося наиболее сильно при низких скоростях.

Известны вентильные индукторные электроприводы, состоящие из индукторного двигателя, коммутатора и развитого микропроцессорного блока управления. За счет специального управления коммутацией, когда текущая информация о значении токов используется для определения углов коммутации в любом режиме работы, в данном приводе отказались от применения датчика положения ротора [2]. Управление известным электроприводом может быть реализовано на базе микропроцессора.

Недостатком данного привода является сложность системы управления. Здесь управление коммутацией основано на применении специально организованного "наблюдателя" в системе с релейным регулятором тока и генератором широтно-импульсной модуляции, ограничивающим частоту переключения силовых ключей инвертора. Кроме того, указанный электропривод имеет трудности реализации управления в приводах малой мощности, где необходимо принимать во внимание изменение удельного сопротивления обмоток при изменении температуры.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является вентильный электропривод, содержащий трехфазную синхронную машину, ротор которой механически соединен с датчиком положения ротора и датчиком скорости, а секции якорной обмотки подключены к выходам транзисторного коммутатора, блок перемножения, первый вход которого подключен к шине управляющего сигнала, а второй вход соединен с выходом датчика частоты вращения, дополнительно введены три формирователя сигналов датчика положения ротора, формирователь 120-градусных сигналов управления, три суммирующих интегратора со сбросом, три пороговых элемента, три формирователя импульсов сброса, входы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам формирователя сигналов датчика положения ротора, а выходы соединены с управляющими входами соответственно первого, второго и третьего интеграторов со сбросом, первые входы которых объединены и подключены к выходу блока перемножения, вторые входы также объединены и соединены с выходом датчика частоты вращения, а выходы подключены к входам соответственно первого, второго и третьего пороговых элементов, выходы которых подключены ко вторым входам соответственно первого, второго и третьего логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первые входы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам формирователя сигналов датчика положения ротора, а выходы подключены к входам логического формирователя 120-градусных сигналов управления коммутатором [3].

Недостатком данного привода является наличие датчика частоты вращения, блока перемножения, суммирующих интеграторов со сбросом, пороговых элементов и формирователей импульсов сброса.

Задачей изобретения является упрощение схемы и конструкции электропривода.

Задача решается разработкой вентильного индукторного электропривода, содержащего трехфазный вентильный индукторный электродвигатель, фазные обмотки которого соединены с транзисторным коммутатором, блок запуска электродвигателя, соединенный с управляющими входами транзисторного коммутатора через переключающий элемент, датчик положения ротора, составленный из шести элементов Холла, размещенных на статоре двигателя. Выход каждого элемента Холла соединен с входом одного из шести логических элементов НЕ. Выходы первого и второго логических элементов НЕ соединены с входами первого логического элемента И-НЕ, выходы третьего и четвертого логических элементов НЕ соединены с входами второго логического элемента И-НЕ, выходы пятого и шестого логических элементов НЕ соединены с входами третьего логического элемента И-НЕ. Выход первого логического элемента И-НЕ соединен со вторыми входами первого и четвертого логических элементов И, первые входы которых соединены соответственно с выходами третьего и пятого логических элементов НЕ. Выход второго логического элемента И-НЕ соединен со вторым входом второго логического элемента И и с первым входом пятого логического элемента И, первый вход второго логического элемента И соединен с выходом второго логического элемента НЕ, второй вход пятого логического элемента И соединен с выходом шестого логического элемента НЕ. Выход третьего логического элемента И-НЕ соединен со вторым входом третьего логического элемента И и с первым входом шестого логического элемента И, первый вход третьего логического элемента И соединен с выходом первого логического элемента НЕ, второй вход шестого логического элемента И соединен с выходом четвертого логического элемента НЕ. Выход первого логического элемента И через переключающий элемент соединен с первым управляющим входом транзисторного коммутатора, выход второго логического элемента И через переключающий элемент соединен со вторым управляющим входом транзисторного коммутатора, выход третьего логического элемента И через переключающий элемент соединен с третьим управляющим входом транзисторного коммутатора, выход четвертого логического элемента И через переключающий элемент соединен с четвертым управляющим входом транзисторного коммутатора, выход пятого логического элемента И через переключающий элемент соединен с пятым управляющим входом транзисторного коммутатора, выход шестого логического элемента И через переключающий элемент соединен с шестым управляющим входом транзисторного коммутатора.

На фиг.1 показана схема электропривода, реализующая обработку сигналов с датчика положения ротора и получение 120-градусных сигналов управления транзисторным коммутатором, на фиг.2 - временные диаграммы сигналов с шестифазного датчика положения ротора на элементах Холла; на фиг.3 - временные диаграммы 120-градусных сигналов управления транзисторным коммутатором.

Вентильный индукторный электропривод содержит трехфазный вентильный индукторный электродвигатель 1, фазные обмотки которого соединены с транзисторным коммутатором 2, блок запуска 3 электродвигателя, соединенный с управляющими входами транзисторного коммутатора 2 через переключающий элемент 25, датчик положения ротора, составленный из шести элементов Холла 4-9, размещенных на статоре двигателя 1, выход каждого элемента Холла 4-9 соединен с входом одного из шести логических элементов НЕ 10-15, выходы первого 10 и второго 11 логических элементов НЕ соединены с входами первого логического элемента И-НЕ 16, выходы третьего 12 и четвертого 13 логических элементов НЕ соединены с входами второго логического элемента И-НЕ 17, выходы пятого 14 и шестого 15 логических элементов НЕ соединены с входами третьего логического элемента И-НЕ 18, выход первого логического элемента И-НЕ 16 соединен со вторыми входами первого 19 и четвертого 22 логических элементов И, первые входы которых соединены соответственно с выходами третьего 12 и пятого 14 логических элементов НЕ, выход второго логического элемента И-НЕ 17 соединен со вторым входом второго логического элемента И 20 и с первым входом пятого логического элемента И 23, первый вход второго логического элемента И 20 соединен с выходом второго логического элемента НЕ 11, второй вход пятого логического элемента И 23 соединен с выходом шестого логического элемента НЕ 15, выход третьего логического элемента И-НЕ 18 соединен со вторым входом третьего логического элемента И 21 и с первым входом шестого логического элемента И 24, первый вход третьего логического элемента И 21 соединен с выходом первого логического элемента НЕ 10, второй вход шестого логического элемента И 24 соединен с выходом четвертого логического элемента НЕ 13, выход первого логического элемента И 19 через переключающий элемент 25 соединен с первым управляющим входом транзисторного коммутатора 2, выход второго логического элемента И 20 через переключающий элемент 25 соединен со вторым управляющим входом транзисторного коммутатора 2, выход третьего логического элемента И 21 через переключающий элемент 25 соединен с третьим управляющим входом транзисторного коммутатора 2, выход четвертого логического элемента И 22 через переключающий элемент 25 соединен с четвертым управляющим входом транзисторного коммутатора 2, выход пятого логического элемента И 23 через переключающий элемент 25 соединен с пятым управляющим входом транзисторного коммутатора 2, выход шестого логического элемента И 24 через переключающий элемент 25 соединен с шестым управляющим входом транзисторного коммутатора 2.

Вентильный индукторный электропривод работает следующим образом. Пуск осуществляется с помощью блока запуска 3. После разгона двигателя до требуемой скорости отключают блок запуска 3 и включают блок управления установившимся режимом. Сформированные сигналы U1-U6 с выходов двух триад 4-6 и 7-9, сдвинутых относительно друг друга на 30 эл. град., чувствительных элементов датчика положения ротора длительностью 150 эл. град. (фиг.2), сдвинутые относительно друг друга внутри триады на 120 эл. град., через логические элементы НЕ 10-15 поступают на входы логических элементов И-НЕ 16-18, на выходе которых формируются три последовательности импульсов длительностью 180 эл. град., сдвинутые относительно друг друга на 120 эл. град., посредством логического умножения блоками 19-24 этих сигналов на инвертированные сигналы с датчика положения ротора на выходе логических элементов И формируются сигналы Т1-Т6 управления транзисторным коммутатором (фиг.3).

Указанное выполнение вентильного индукторного электропривода позволяет получать парную коммутацию тока в фазах индукторного электродвигателя и поддерживать постоянную скорость вращения двигателя. Система электропривода имеет более низкую стоимость системы управления за счет исключения сложной микропроцессорной системы управления и датчика частоты вращения.

Источники информации

1. RU 2069034 C1, 10.11.1966.

2. Ильинский Н.Ф., Бычков М.Г. Вентильно-индукторный привод для легких электрических транспортных средств. //Электротехника. 2000, №2, с.28-31.

3. SU 1744769 A1, Вентильный электропривод, МКИ Н 02 К 29/14. Опубл. 30.06.1992. Бюл. №24.

Вентильный электропривод, содержащий трехфазный электродвигатель переменного тока, фазы статорной обмотки которого подключены к выходам транзисторного коммутатора, датчик положения ротора, выходы которого подключены к блоку формирователя 120-градусных сигналов управления, отличающийся тем, что электродвигатель переменного тока выполнен вентильным индукторным, блок запуска электродвигателя соединен с управляющими входами транзисторного коммутатора через переключающий элемент, датчик положения ротора составлен из шести элементов Холла, каждый из которых соединен с входом одного из шести логических элементов НЕ, выходы первого и второго логических элементов НЕ соединены с входами первого логического элемента И-НЕ, выходы третьего и четвертого логических элементов НЕ соединены с входами второго логического элемента И-НЕ, выходы пятого и шестого логических элементов НЕ соединены с входами третьего логического элемента И-НЕ, выход первого логического элемента И-НЕ соединен со вторыми входами первого и четвертого логических элементов И, первые входы которых соединены соответственно с выходами третьего и пятого логических элементов НЕ, выход второго логического элемента И-НЕ соединен со вторым входом второго логического элемента И и с первым входом пятого логического элемента И, первый вход второго логического элемента И соединен с выходом второго логического элемента НЕ, второй вход пятого логического элемента И соединен с выходом шестого логического элемента НЕ, выход третьего логического элемента И-НЕ соединен со вторым входом третьего логического элемента И и с первым входом шестого логического элемента И, первый вход третьего логического элемента И соединен с выходом первого логического элемента НЕ, второй вход шестого логического элемента И соединен с выходом четвертого логического элемента НЕ, выход первого логического элемента И через переключающий элемент соединен с первым управляющим входом транзисторного коммутатора, выход второго логического элемента И через переключающий элемент соединен со вторым управляющим входом транзисторного коммутатора, выход третьего логического элемента И через переключающий элемент соединен с третьим управляющим входом транзисторного коммутатора, выход четвертого логического элемента И через переключающий элемент соединен с четвертым управляющим входом транзисторного коммутатора, выход пятого логического элемента И через переключающий элемент соединен с пятым управляющим входом транзисторного коммутатора, выход шестого логического элемента И через переключающий элемент соединен с шестым управляющим входом транзисторного коммутатора.