Вентильный двигатель

 

ОПЙСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических республик

«»692014

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф . » (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) аявлеио 11.0 277(21) 24 51 7 б 5/ 24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки 89

H 02 К 29/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет. (53) УДК 821..313.13. . 014. 25 (088.8) Опубликовано 1510.79. Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 151 079 (72) Авторы изобретения

В.К.Лоэенко и А.М.Санталов (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

t0. Изобретение относится к области электрических машин с полупроводниковыми преобразователями электрической энергии, в частности, к вентильным двигателям, у которых управление преобра зов ателем (коммутатором) осуществляется от датчика положения . ротора.

Известны вентильные двигатели с двухполупериодным коммутатором и мостом диодов обратного тока (1), а также вентильные двигатели с однополупериодным коммутатором, дополнительным последовательным ключом, управляемым от широтноимпульсного модулятора, и диодом, шунтирующим секции двигателя, и основные ключи в обратном направлении (2). Регули-. ровочные характеристики известных двигателей имеют недостаточную жесткость.

Известен также вентильный двигатель, содержащий синхронную машину с многосекционной обмоткой якоря с нулевым выводом, связанным через дополнительный ключ с одним .из полюсов источника постеянного тока, например, отрицательным, и устройство взаимной блокировки одной из групп ключей коммутатора, например, катодГ ной, и дополнительного ключа для изменения структуры устройства коммутатора иэ двухполупериодной в олнополупериодную (3) .

Недостатком известного устройства является узкая область применения, вызванная воэможностью реализации лишь частных регулировочных характеристик в двигателе с изменяемой структурой коммутатора. Попытки расширить его функциональные возможности с помощью известных технических решений, например, эа счет широтно-импульсного управления ключами коммутатора, не могут иметь успеха из-за низких энергетических показателей двигателя на искусственных механических характеристиках.

Целью изобретения является расширение регулировочных свойств вентильного двигателя с изменяемой структурой коммутатора.

Для этого известный двигатель, содержащий синхронную машину, многосекционная обмотка якоря которой своим нулевым выводом соединена с одним иэ полюсов источника питания через дополнительный ключ, и устрой692014 ство блокировки дополнительного ключа и ключей одной иэ групп коммутатора, например, катодной, служащее для изменения структуры коммутатора из .однополупериодной в двухполупериодную, снабжен дополнительным вентилем, включенным между нулевым выводом и положительным полюсом упо« мянутого источника во встречном ему .направлении, широтно-импульсным модулятором, выход которого связан с 10 цепями управления дополнительного ключа и ключей катодной группы коммутатора, и мостом обратного тока, вентили анодной группы которого выполнены с цепями управления, подключенными к устройству блокировки.

Дополнительно функцИональные возможности двигателя могут быть расширены введением широтно-импульсного модулятора в цепи управления устройства блокировки.

На фиг.l — вентильный двигательу на фиг.2 — механические характеристики вентильного двигателя с изменяемой структурой коммутатора.

Вентильный двигатель содержит 25 синхронную машину 1 с многосекционной обмоткой якоря (в данном случае трехсекционной) с нулевым выводом 2, связанным через дополнительный ключ

3 с одним иэ полюсов источника 4 30 постоянного тока, например, отрицательным, а через дополнительный вен- тиль 5 с другим полюсом упомянутого: источника. Секции обмотки якоря синхронной машины 1 подключены к выходу 35 .коммутатора с анодной группой ключей

6, 7, 8 и катодйой группой ключей

9, 10, 11. Коммутатор снабжен мостом обратного тока на вентилях 12-17.

Вентили анодной группы 15-17 выпол- 40 нены управляемыми. Цепи управления. ключей 6-11 связаны с чувствительными эЛементами 18-23"датчика йоложения роторао Конструктивно датчик положения ротора может быть выполнен по любой известной схеме.

Вентйльный двигатель снабжен широтно-импульсным модулятором 24, выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа 3 и ключей 9, 10, 11 катодной группы коммутатора, и устройством 25 блокировки, выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа на вентиля 15, 16, 17 анодной группы моста обратного тока. Цепь 25 управления устройства 25 блокировкй может быть подключена к выходу дополнительного широтно-импульсного модулятора (на чертеже не показан).

Вентиль 5 включен по отношению к источнику 4 встречно.

Ж фиг.2 позицией 27 обозначена характеристика, соответствующая работе двигателя с двухполупериодным комм татарам, а позицией 28 с однополупериодным коммутатором.

Вентильный двигатель работает следующим образом. Устройством блокировки заблокирован дополнительный ключ 3 и разблокированы ключи .9, 10, 11 и вентили 15,16,17, Вентильнйи двигатель работает с двух полупериодной схемой коммутатора, на ключах 6-11 с мостом обратного тока на вентилях 12-17. Управление ключами 6-11 осуществляется по сигна,пам чувствительных элементов 18-23 датчика положения ротора. Регулирова,:ние частоты вращения осуществляется ! по сигналам широтно-импульсного модулятора 24, в заимодействующего

;с ключами 9, 10, 11 коммутатора. Вен тильный двигатель имеет жесткие регулировочные характеристики 27, поскольку при достаточных величинах частоты широтно-импульсного модулятора и индуктивности обмотки якоря ток двигателя не претерпевает разрыв. Вентиль 5 не оказывает влияния на работу двигателя.

Изменение структуры устройства коммутатора осуществляется эа счет блокировки ключей .9, 10, 11 и венти лей 15, 16, 17 и разблокировки ключа 3. Вентильный двигатель рабо тает с однопериодной схемой коммута тора на ключах 6-8, дополнительным последовательным ключом 3 и вентилем

:5, шунтирующим секции якорной обмотки двигателя, и ключи 6,7,8 в обратном направлении. управление ключами

6,7,8 осуществляется по сигналам чувствительных элементов 18, 19, 20 датчика положения ротора. Регулирование двигателя с регулировочными характеристиками 28 осуществляется по сигналам широтно-импульсного модулятора 24, взаимодействующего с дополнительным ключом 3.

Необходимость выполнения вентилей 15-17 управляемыми диктуется тем обстоятельством, что в противном случае (при неуправляемых вентй - лях) в режиме работы вентильного двигателя с однополупериодным коммутатором нерабочие олуволны противо-ЭДС будут закорочены по цепи: каждая секция, открытый ключ 3 и открытые в прямом направлении соответствующие вентили 1 5-17.

Возможность выполнения вентилей

15-17 в виде тиристоров может быть доказана при рассмотрении самых неблагоприятных режимов работы при изменении структуры коммутатора.

Предположим, что транзистор 3 включается в момент времени, когда начинает проводить один иэ управляемых вентилей, например 15, который пропускает ток от ЭДС самоиндукции коммутируемой секции. В этом случае к управляемому вентилю 1 5 будет прило69201 4

° ° жено в запирающем направлении напряжение источника питания для нейтральной коммутации. Для опережающей коммутации условия запирания вентиля 15 будет еще более благоприятными.

Управление устройством блокировки может осуществляться от дополнительнного широтно-импульсного модулятора. . Задавая различные законы изменения величине коэффициента заполнения импульсов дополнительного модулято- ð ра в функции электромеханических параметров двигателя, например момента вращения, можно получить различные желаемце механические. характеристики двигателя. Получение тех или иных механических характеристик является расчетной инженер;ной задачей, не изменяющей существа заявленного технического решения.

Управление устройством 25 блокировки может .осуществляться вручную . ®О

Следует заметить, что формирова-! ние регулировочных характеристик цвигателя за счет изменения структуры коммутатора сопровождается рекупери-рованием запасенной в двигателе энер- 25

:;гии в источник питания. Это происходит при переключейии однополупериод-! ной схемы коммутатора в двухполу:,периодную.

Изобретение позволяет получить 30 жесткие регулировочные характеристи RH вентильного двигателя с изменяемой структурой коммутатора.

Формула изобретения 35

1. Вентильный двигатель, содержащий синхронную машину с многосек,ционной обмоткой якоря с нулевым выводом, связанным через дополнитель- 4р ный ключ с одним из полюсов источника постоянного тока, например, отрицательным, и устройство взаимной блокировки одной из групп ключей коммутатора, например, катодной и дополнительного ключа для изменения структуры устройства коммутатора иэ двухполупериодной в однополупериодную, отличающийся тем, что, с целью расширения регулировочных свойств, двигатель снабжен дополнительным вейтилем, включенным между нулевым выводом и положительным полюсом упомянутого источника во встречном ему направлении, широтноимпульсным модулятором, выход которого

:связан с цепями управления дополнительного ключа и ключей катоднрй группы коммутатора, и мостом обратного тока, вентили анодной группы которого .снабжен цепями управления, подключенными к устройству блокиров- ки.

2. Двигатель по п.1, о т л и ч а юи и с я тем, что он снабжен дополительным широтно-импульсным модуля:тором, включенным на вход устройства блокировки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Сурков В.В, Сравнительная характеристика беСколлекторных приводов постоянного тока, Книга Автоматические системы оптимального управ ления технологическими процессами

3 вып. 4, Тула, 1975, с. 154 162.

2. Гридин В.М,, Лозенко $3.К,.

Выбор схемы однополупериодного коммутатора и частоты импульсов напряжения питания на якорной обмотке регулируемого магнитно-электрического двига- теля постоянного тока,- Книга Тоурет;

МЭИ Постоянные магнйты, вып. 84, .

N« 1971 °

3. Патент CEJA Р36431 43,кл.318-254.

1972 ° ) ? .!?! 4

ФЬг 2

Составитель В.Комаров

Техред М.Петко Корректор Г.Решетник

Редактор Ю.Челюканов

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4 е

Заказ 6234/48 Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ,по делам изобретений и открытий

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