Вентильный электродвигатель

 

) ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ

Col03 Саеетскнх

Соцналнстннескнх

Распублнк

""663034

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.06.74 (21) 2039840/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M. Кл.

Н 02 К 29/02

Государственный квмнтет

СССР но делам нзвбрвтвннй и открытий (53) УДК 621.313. .13.014.2.62. .382. (088.8) Опубликовано 15.05.79. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 19.05.79 (72) Авторы изобретения

Н. П. Адволоткин и P. К Евсеев (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к высокоскоростным электроприводам.

При проектировании вентильных электродвигателей возникает необходимость в регулировании угла опережения включения секций якорной обмотки для обеспечения опережающей коммутации в процессе работы двигателя с различной скоростью с целью улучшения его энергетических и механических характеристик.

Известны вентильные электродвигатели, изменение угла опережения включения секций якорной обмотки в которых обеспечивается устройством смещения сигналов датчика положения ротора (ДПР) в функции частоты вращения (1), (2). В этих двигателях для смещения сигналов ДПР при15 меняются усилители-ограничители с регулируемым уровнем срабатывания. Изменение угла опережения включения секций обмотки достигается путем сравнения уровней синусоидального сигнала с амплитудой, пропорциональной скорости вращения, и опорного сигнала, при совпадении которых формируется передний фронт сигнала управления силовым ключом. Увеличение скорости двигателя вызывает увеличение амплитуды си нусоидального сигнала и за счет этого угловой сдвиг переднего фронта сигнала управления в сторону опережения формирования сигнала. Изменение угла опережения включения может также осуществляться при неизменной амплитуде синусоидального сигнала за счет изменения уровня опорного сигнала. Существенными недостатками указанных электродвигателей являются обязательное наличие чувствительных элементов

ДПР синусоидального сигнала, что резко ограничивает типы используемых в ДПР чувствительных элементов, в частности не позволяет прймейять чувствйтельнйе элементы с прямоугольным выходным сигналом; наличие устройства для получения сигналов в виде ЭДС вращения, что усложняет двигатель, увеличивает его массу и габариты; малый диапазон пропорционального изменения угла опережения включения" в зависимости от скорости.

Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов вентильного электродвигателя, в котором-обеспечивается непрерывное изменение угла опережения включения секций в функции скорости двигателя при

663034 з йали йй с чувствительных элементов сигналов как синусоидальной, так и прямоугольной формы. Это достигается тем, что предлагаемый двигатель содержит двухвходовые схемы «Неравнозначность» и схемы «Запрет» с прямым и инверсным входами каждая в каждом канале усиления, первый и второй триггеры, дифференцирующие цепь, схему сравнения и генератор треугольных импульсов, причем выходы каждого из формирователей соединены с входом схемы «Запрет» непосредственно, а с входами первого и второго триггеров через дифференцирующую цепь, входы схемы сравнения соединены с одним из выходов первого триггера непосредственно, а с другим выходом через генератор треугольных импульсов, выход схемы сравнения соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с вторыми входами схем «Неравнозначность», выходы которых соединены с инверсными входами схем «Запрет».

На фиг. 1 схематично изображен датчик положения ротора двигателя с трехсекционной обмоткой и нереверсивным питанием секций; на фиг. 2 — функциональная схема описываемого двигателя; на фиг. 3 — диаграммы сигналов с элементов схемы на фиг. 2.

Двигатель содержит ДПР с чувствительными 1 — 3 и сигнальным 4 элементами, фор; мирователи 5 — 7, логические схемы 8 — 10

«Неравнозначность», логические схемы 11—

13 «Запрет», силовые ключи 14 — 16, триггер 17, генератор 18 треугольных импульсов, схему 19 сравнения, триггер 20 и дифференцирующую цепь 21.

Чувствительные элементы 1--3 сдвинуты относительно друг друга на 120 эл. град., т.е. на угол, равный углу коммутации секций, и срабатывают в зависимости от положения сигнального элемента 4 с углом, равным 180 эл. град. Чувствительные элементы соединены с входами формирователей 5 — 7, осуществляющих формирование сигналов с чувствительных элементов, Выходы формирователей 5 — 7 соединены с прямыми входами логических схем 11 — -13 «Запрет», соответственно, и с входом дифференцирующей цепи 21, которая осуществляет формирование импульсов по передним и задним фронтам сигналов с формирователей. Выход каждого формирователя соединен также с входами логических схем 8 — 10 «Неравнозначность», выход каждой из которых соединен с инверсным входом схемы «Запрет», связанной своим прямым входом с предыдущим относительно рассматриваемого формирователем. Например, формирователь 6 соединен с входом схемы 8 «Неравнозначность», выход которой соединен с входом схемы 11

«Запрет», связанной с формирователем 5.

Выходы схем «Запрет» соединены с управляющими цепями силовых ключей 14 — 16.

Выход дифференцирующей цепи 21 соеди4 — " нен с одним из входов триггеров 17 и 20.

Один из выходов триггера 17 соединен с входом генератора 18 треугольных импульсов., -а другой — с одним из входов схемы

19 сравнения, другой вход которой соединен с выходом генератора треугольных импульсов. Выход схемы сравнения соединен со свободным входом триггера 20, выход которого соединен с входами схем 8 — 10 «Неравнозначность».

Электродвигатель работает следуюц;им

1о образом.

Сформированные сигналы U — 1А с чувствительных элементов 1 — 3 (см. фиг. 3) длительностью 180 эл. град., сдвинутые относительно друг друга на 120 эл. град., поступают в дифференцирующую цепь 21, которая по передним и задним фронтам сигналов формирует импульсы U, поступающие на триггер 17, срабатывающий от импульсов обеих полярностей, и на триггер

20, срабатывающий только от импульсов положительной полярности. Сигналами с выхода триггера 17 запускается генератор 18 треугольных импульсов, по переднему фронту сигнала формируется передний фронт треугольного импульса, по заднему — задний фронт. Поскольку длительность сигналов с триггера 17 в угловых единицах равна

60 эл. град., то длительность переднего и заднего фронтов треугольных импульсов так же равна 60 эл. град., а амплитуда зависит зо от временной длительности сигналов с триггера, т. е. от угловой скорости ротора двигателя. Чем больше угловая скорость двигателя, тем меньше амплитуда треугольного импульса. С другого выхода триггера 17 сигналы с постоянной амплитудой Uqy поступают на схему 19 сравнения, на которую поступают также сигналы Uqg с генератора

18 треугольных импульсов. Схема !9 сравнения в моменты равенства амплитуд сигналов Q и U выделяет импульсы U<, поступающие на вход триггера 20. Чем больше угловая скорость двигателя, тем меньше ао г 1 амплитуда треугольных импульсов L < и тем раньше наступит равенство сигналов U!7 и U g . Сигналом П три ггер 20 переводится в состояние, при котором сигнал Uze с его выхода отсутствует, а импульсами U i, сформированными по передним фронтам сигналов U> — Ua с чувствительных элементов

1 — 3 — в состояние, при котором имеет место сигнал Ugp с его выхода, поступающий на входы схем 8 — 10 «Неравнозначность т

Сигналы Vt — U, с чувствительных элеменS0 тов 1 — 3 следуют с опережением по перед.ним фронтам относительно положения нейтральной коммутации на 60 эл.град., формируя импульсы задержки Ugo, длительность которых зависит от скорости двигателя (чем больше скорость, тем меньше длительность). Вычитая их из сформированных сигналов Ui — Ua с чувствительных элементов, можно изменять угол опережения вклю663034

5 чения секций обмотки, который равен разности установленного угла опережения включения и длительности импульса задержки

Uao в угловых единицах.

Таким образом, чем больше скорость двигателя, тем меньше длительность импульса задержки и тем больше угол опережения включения, предельная величина которого равна 60 эл. град. Вычитание импульсов задержки 14 из сигналов U — U осуществляется при помощи схем «Запрет» и «Неравнозначность». Импульсы задержки U o поступают на входы схем 8 — 10, с выходов которых сигнал снимается только при наличии сигнала на одном из его входов. Например, со схемы 8 сигнал U> снимается только либо при наличии на его входе импульса задержки, либо при наличии сигнала 1 г, Сигнал U, поступает на запрещающий вход схемы 11, которая осуществляет вычитание из сигнала Ui сигнала U8 и формирует таким образом сигнал U управления силовым ключом 14, передний фронт которого следует с опережением относительно положения нейтральной коммутации на угол, равный разности установленного угла опережения включения и длительности импульса задержки. Задний фронт сигнала U 1 сформирован по переднему фронту сигнала, образованного сигналом за вычетом импульса задержки, т. е. при неизменной скорости. Когда длительность импульсов задержки неизменна, длительность сигналов управления силовым ключом 14 определяется относительным расположением чувствительных элементов 1 — 3 и равна 120 эл. град. Аналогично формируются сигналы управления Uqg и Uq з силовыми ключами 15 и 16.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с обмоткой якоря, секции которой соединены с выходом инвертора, управляющие цепи ключей которого со5 единены с чувствительными элементами датчика положения ротора, выполненного с активной зоной сигнальных элементов, равной

180 эл. град., через формирователи в каждом канале усиления и функциональный преобразователь, служащий для смещения вы р ходных сигналов датчика положения ротора в функции частоты вращения, отличаюи ийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, он содержит двухвходовые схемы

«Неравнозначность» и схемы «Запрет» с прямым и инверсным входами каждая в каждом канале усиления, первый и второй триггеры, дифференцирующую цепь, схему сравнения и генератор треугольных импульсов, причем выходы каждого из формирователей соединены с входом схемы «Запрет» непосредственно, а с входами первого и второго триггеров через дифференцирующую цепь, входы схемы сравнения соединены с одним из выходов первого триггера непосредственно, а с другим выходом через генератор треугольных импульсов, выход схемы сравнения соединен с входом второго триггера, выход которого соединен с вторыми входами схем «Неравнозначность», выходы которых соединены с инверсными. входами схем «Запрет».

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 49 — 22085, кл. 55 С 2, 06.06.74.

2. Авторское свидетельство СССР № 225303, кл. Н 02 К 29/02, 04.02.67.

663034

ViT

Via

/ г7

Vzo

V(g

Vrz

Фиа,7

Составитель А, Санталов

Редактор А. Пейсоченко Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Заказ 2722/56 Тираж 856 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5 филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул, Проектная, 4