Коммутатор бесконтактного двигателя постоянного тока

 

,rt tt 547938

Ъ

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йоюа Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.03.75 (21) 2112225/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 28.03.77 (51) М. Кл. - Н ОЗК 7,/56//

Н 02К 29/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314 5 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Х. Левин и А, В. Сапсалев (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт (54) КОММУТАТОР БЕСКОНТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к силовым преобразовательным устройствам для питания бесконтакт1ных электродвигателей постоянного тока (БДПТ). Коммутатор может быть использован в маломощных системах автоматизирован- 5 ного электропривода постоянного тока.

Из вестны коммутаторы БДПТ, содержащие трехфазный мостовой транзисторный инвертор напряжения, каждый транзистор которого шунтирован встречным диодом. Диод создает 1р контур для реактивного тока коммутируемой секции обмотки якоря двигателя, питаемой инвертором, в результате чего спад до нуля тока в коммутируемой секции запаздывает относительно начала коммутации тем больше, чем больше индуктивность секции. Такое схемное решение позволяет приблизить форму тока в секции якоря к синусоиде и имеет смысл при синусоидальной форме ЭДС секции.

Однако в БДПТ, индуктор которых анало- 2р гичен индуктору обычной машины постоянного тока, ЭДС секции имеет форму трапеции с крутыми фронтами. Обмотка якоря в этом случае максимально используется тогда, когда форма тока в секции якоря близка к прямоугольной. Использование в качестве коммутатора инвертора напряжения, транзисторы которого шунтированы встречными диодами, ухудшает в этом случае использование обмотки якоря, одновременно снижая быстродейст- зо вие привода в связи с затягиванием процессов изменения тока в якоре.

Устранение указанных недостатков возможно,при использовании в качестве коммутатора иизертора тока, обеспечивающего прямоугольную (или близкую к ней) форму тока в секЦIIIIX ЯКОРЯ.

Напболес близким по своей сущности к предлагаемому является коммутатор БДПТ, содержащий инвертор тока, питающий трехсекционную обмотку якоря, соединенную в звезду, однополяриыми импульсами. Для ограничения перенапря?кений на транзисторах в режи? tt откл1очсния тока В секции якоря каждая из пих шуитирована цепью из встречного диода и стабилитроиа, являющегося общим для всех секций. Для лучшего использования обмотки якоря питание ее секций должно быть двухполярным. В этом случае в известном коммутаторе удваивают число транзисторов инвертора (мостовая схема) и число элементов в цепях ограничений перенапряжений. Последнее усложняет схему.

Кроме того, при отключении тока в одной из двух запитанных секций он отключается одновременно и в другой секции, 8 которой должен оставаться неизменным. Это вызывает пульсации момента и дополнительные потери прп коммутации, в результате чего снижается

КПД двигателя.

547038

В целях упрощения копструкц(111 1: (рсдлагаемом коммутаторс к в(,(ходцы 1 за (5(1;(а-5( мостового инвертора подключены тр;1 стабплитрона, собранные в звезду, а мс5кду шипами питания инвертора и нулевой точкой обмотки якоря встречно k(cTo÷Lïêó ппта(шя включены два диода.

На чертеже показана прппцшшальпая схема коммутатора.

Силовые транзисторы 1 — 6 образуют трехфазный мостовой пнвертор, к выходным зажимам которого подключены секции 7, 8, 9 обмотки якоря двигателя и стабилптроны 10, 11, 12, соединечные в звезду и ограничив",(o(!(IIñ перенапряжения на транзисторах ицвертора.

Между шинами питания шгвертора и нулевой точкой обмотки якоря включены встречные диоды 13, 14, создающие контур для тока некоммутируемой секции. Источник нитан((я i:остоянного тока подсоединен к ппвертору через транзисторный ключ 15, осуществляющий широтно-импульсное регулирование среднего напряжения на якоре двигателя для уп авления его скоростью.

Величина управляющего напряжения определяет скважность работы ключа 15, а его полярность — номера транзисторов в плечах инвертора, включаемых сигналом датчика положения секций якоря в поле пндуктора. Пусть в первый момент сигналами датчиков включены транзисторы 1 и 4. В течение вре((енп открытого состояния транзистора 15 импульс напряжения источ|ника питания вызывает рост тока в секциях 7 и 8, протекающего в контуре (+) — 15 — 1 — 7 — 8 — 4 — (— ). На время паузы, когда транзистор 15 отключен, ток якоря поддерживается в контурах 7 — 13 — 1 — 7 и

8 4 14 — 8. По мере ((epeiie((liei»(s(секция 8 выходит из-под северного полюса индуктора и с датчика положения поступает сигнал на отключение тока этой секции. По сигналу датчика, в соответствии с принятым в схеме 120 ным законом коммутации, .происходит отключение транзистора 4 и включение транзистора б. При этом ток некоммутируемой секции 7 поддерживается за счет ее индуктивности в контуре 7 — 13 — 1 — 7, а ток секции 8, протекая в контуре 8 — 11 10 — 7 — 8, быстро падает за счет разряда ЭДС самоиндукцпи секции 8 на встречное напряжение стабилитрона 10. Обратное пороговое напряжение стаоплптропов

10, 11, 12 выбирается большим, чем напряжение источника питания, поэтому ш(суммарная противо-ЭДС секций, пи напряжение исто шика питания не могут открыть стабилитроны.

После окончания тока в коммутируемой секции стабилитроны запираются и не влияют на работу схемы, ! !осле о Iep(;(!IOI 0 13lw. IlO II I!51 1р(1 из пс1ора 1

Па»1111(аЕГС51 !Id,.!ае. а П;(С (ОКI! 1 IH 1ВРЕ»(ЕН((О Н секция. 7 и 9 II ко(пурс (-!-) — 15 -l — 7--9 (— ).

5 Далее по сигналам датчиков отключаются токи в секциях 7 и 9 и каждый раз ЭДС самоицдукции коммутируемой секц(ш разряжается па встречное напряжение соответствующего стабилптрона, а ток некоммутируемой

10 секции поддер5кивается в контуре с одним пз встречных диодов (13 или 14) .

11апряжеппс ме(кду коллектором и эмиттсро;l отключаемого транзистора за счет включения стабпл(пронов 10, 11, 12 практически не

15 превосходит суммы напряжения питания и напряжения стабилизации стабплитрона. Каждый из стабилптропов дважды за период частоты коммутации тока в секциях якоря кратковременно проводilT ток в прямом паправле20 нпи и дважды — в обратном.

Реверс управляющего напряжения и реверс скорости двигателя нс вносят специфики в работу коммутатора.

Использование стабилитронов, присоединен25 ных к выходным зажимам пнвертора и включенных в звездух, и встречных диодов, включенных между шинами питания инвертора и нулевой точкой обмотки якоря, выгодно отличает предлагаемый коммутатор от известных, Зр т. к. позволяет при коммутац:(ях тока ограничить перенапряжения на шести силовых транзисторах ппвертора, используя три стабилптрона вместо шести дподов и двух стабилитронов и упростив этим конструкцию коммутато35 ра, а также поддержать с помощью встречного диода практически неизменным ток в некомму тпруемой секции на время L(epe«л(очения его пз одной секции в другую, пе получавшую питания, снизив потери при коммутации .д и псвысив тем самым КПД двигателя.

Формула изобретения

Коммутатор бесконтактного двигателя постоянного тока, обмотка которого выполнена в виде трех секций, сосд(гненных в звезду, содержащий транзисторный трехфазный мостоIIoIl пнвертор, транзисторы которого защищены цепочка.,(II» состояшпми пз двух диодов и трех стабил(ITpokloB, отл и ч а 10 щий с я тем, чfo, с целью упрощения коммутатора, стабплитроны собраны в звезду и подключены к выходным зажимам и((вертора, а между входными зажимами пнвсртора и нулевой точкой об.(отки якоря встречно источнику питания включены два диода.

Составитель Е. Калинкин

Texpeд Л. Котова

Редактор Т. Юрчикова

Корректор А. Степанова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 434/19 Изд. ЛЪ 204 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4,5