Регулируемый ветнильный электродвигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) 3адвлено1608,77 (21)2517225/24-07 с присоединеннем заявки Нов

Государственнмй комнтет СССР но делам изобретеннй н открытнй (23) Г3риоритет—

Опубликовано 0509.79. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 050979 (72} Авторы изобретения

А. С. Михалев и А. С, Суляев (7 ) 3 дальневосточный ордена Трудового Красного 31 амени политехнический институт имени В. В. Куйбышева (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к вентильньак двигателям (ВД) с позиционно-зависимой широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) фазных напряжений.

Иэвестен бесконтактный двигатель с полупроводниковым коммутатором, содержащий датчик положения и бесщеточную систему возбуждения с вращающимся выпрямителем. На роторе двигателя установлены две фазные обмотки, соединенные между собой через вращающийся переключатель, обеспечивающий переход с синхронного режима на асинхронный (1), Недостатком известных двигателей является пульсация скорости вращения вследствие дискретного характера перемещения магнитного поля в электрической машине. Укаэанные пульсации возрастают при регулировании двигателя на низких скоростях вращения и снижают диапазон регулирования °

Известен также бесконтактный .электродвигатель постоянного тока, состоящий из бесконтактной электрической машины магнитоэлектрического типа, обмотки которой подключены к выходам полупроводникового коммутатора, работающего в режиме широтно-импульсной модуляции н управляемого от широтно-импульсного датчика положения ротора (2), Недостатком устройства является узкий диапазон регулирования скорости вращения при управлении по цепям полупроводникового коммутатора. Диапазон регулирования ограничен снизу пульсациями скорости, возникающими на низкой скорости вращения при ШИМ по цепям коммутатора.

Цель и зобрет ени я — расширение диапазона регулирования скорости вращения °

Для этого в вентильный электродвигатель, содержащий И-секционную электрическую машину, например, магнитно-электрического типа, секции которой подключены к выходам N-фазного инвертора с N входами, и датчик положения ротора широтно-импульсного типа, выходы И чувствительных элементов которого подключены к N формирователям импульсов, дополни25 тельно в кадй кан, усиления-формирователя введены последовательно соединенные регулируемый преобразователь длительности импульсов в напряжение, регулируемый ждущий мультнвибЗО ратор и схема вычитания длительности

684684 импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен с входом преобразователя длительности импульсов в напряжение, на второй вход которого подключена шина управляющего напряжения, с входом запуска ждущего мультивибратора и с суммирующим вхо- 5 дом схемы вычитания длительности им пульсов, выход которой по.".ключен к входу N-фазного широтно-нм;:ульсного инв ертора °

На фиг. 1 изображен регулируемый

10 вентильный электродвигатель, функциональная схема; фиг. 2 — зависимости относительных длительностей импульсов в различных точках устройства для 1-й фазы двигателя от угла пово- 15 рота* его ротора ..

Регулируемый вентильный электродвигатель состоит иэ N-фазного датчика 1 положения ротора (ДПР) широтно-импульсного типа, выходы чувствительных элементов 2 которого подключены к входам формирователей

3 импульсов. Двигатель в каждом канале усилиения содержит последова20 тельно соединенные регулируемый пре25 обраэователь 4 длительности импульсов в напряжение, на управляющий вход которого подключено управляющее напряжение Uz, регулируемый ждущий мультивибратор 5 и схему 6 вычитания длительностей импульсов.

Выходы N схем вычитания импульсов

6 через N каналов усиления широтноимпульсного инвертора 7 подключены к секциям обмотки N-секционной

30 электрической машины 8, а выход формирователя импульсов 3 соединен с входом преобразователя 4 длительности импульсов в напряжение. С входом запуска регулируемого ждущего мулвтивибратора 5 и с вычитающим входом ,схемы 6 вычитания длительностей импульсов.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Чувствительные элементы 2 широт- 45 но-импульсного типа, входящие в состав датчика положения ротора, вырабатывают импульсные последовательности, относительная длительность (скважность) каждой иэ которыхц. иэ- 50 меняется по гармоническому закону, как это показано на фиг. 2. Синусоиды скважностей импульсов ДПР сдвинуты между собой на угол 2Ф/N, где

N — - число чувствительных элементов датчика Подробно рассмотрена работа одного канала двигателя, так как работа остальных каналов усиления аналогична. Импульсы с выхода чувствительного элемента 1 через формирователь 3, улучщающий форму сигналов

ДПР, поступают одновременно на три блока: на регулируемый преобразователь 4 длительности импульса в напряжение, на регулируемый ждущий мультивибратор 5 и на суммирующий (вход схемы 6 вычитания длительностей импульсов . Регулируемый преобразователь длительности импульсов в напряжение, с коэффициентом передачи пропорциональным управляющему напряжению Uð, вырабатывает напряжение, изменяющееся по гармоническому закону (см, кривая 9 на фиг, 2) . Напряжение 9 поступает на управляющий вход регулируемого ждущего мультивибратора 5, на вход запуска которого подключено напряжение 10, Регулируемый ждущий мультивибратор 5 с приходом запускающего сигнала вырабатывает импульс с длительностью, пропорциональной управляющему им напряжению. Поэтому закон изменения длительности его выходных импульсов соответствует кривой 9. Далее напряжение 9 поступает на вычитающий вход схемы 6 вычитания длительностей импульсов, в результате чего длительность ее выходных импульсов 11 уменьшается пропорционально коэффициенту передачи регулируемого преобразователя длительности импульсов в напряжение, в свою очередь пропорционального величине управляющего напряжения. Разностные импульсы через один из каналов усиления И-фазного широтно-импульсного инвертора

7 поступают на обмотку электрической машины 8, создавая вращающееся плавное магнитное поле. Итак, i-я фаза электрической машины запитывается импульсной последовательностью, скважность которой изменяется по гармоническому закону с амплитудой изменения, обратно пропорциональной величине опорного напряжения

Таким образом, путем введения а канал каждой фазы вентильного электродвигателя трех блоков: регулируемого преобразователя длительностей импульсов в напряжение, регулируемого ждущего мультивибратора и схемы вычитания длительностей импульсов удается производить регулирование скорости вращения вала двигателя, причем регулирование производится по каждому импульсу, т.е. с частотой, .равной несущей частоте модуляции, что обеспечивает сохранение плавности вращения вала двигателя при регулировании на низких скоростях вращения. Исключаются пульсации скорости вращения ограничивающие снизу диапазон регулирования скорости.

Реализация вновь вводимых в двигатель блоков основана на применении типовых элементов. Так, например, преобразователь 4 может представлять собой генератор пилообразного напряжения с питающим напряжением

U, а схема вычитания длительностей импульсов 6 есть двухвходная схема совпадения ° Поскольку добавляемый регулятор может быть выполнен на

6846

Формула изобретения (Риг.!

Риз. 2

Составитель А. Санталов

Редактор Ю. Челюканов Техред С.Мигай Корректор Ю. Макаренко

Эаказ 5303/51 Тираж 857

ЦнИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 микросхемах, то массогабаритные характеристики двигателя практически не ухудшаются.

Регулируемый вентильный электродвигатель, содержащий индуктор, якорь с обмоткой, секции которой соединены с выходом инвертора, и датчик положения ротора широтно-им- 10 пульсного типа, каждый чувствительный элемент которого соединен с общим иэ входов инвертора через канал усиления, содержащий формирователь импульсов, отличающийся 15 тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости вращения, каждый канал усиления снабжен дополнительно последовательно сое84 ь диненными регулируемым преобразователем длительности импульсов в напряжение, регулируемым ждущим мультивибратором и схемой вычитания длительностей импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен с входом преобразователя длительности импульсов в напряжение, второй вход которого соединен с выходсм задатчика управляющего напряжения, с входом запуска ждущего мультивибратора и с суммирующим входом схемы вычитания длительности импульсов, выход которой соединен с одним из входов инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 468337, кл. и 02 К 29/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 464044, кл. Н 02 К 29/02, 1974.