Вентильный электродвигатель

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i ц 8П425

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.03.79 (21) 2742016/24-07 (51) М. Кл.

Н 02К 29/00 с присоединением заявки №

Государственный комите.

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.8!. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания 07.03.81 (53) УДК 621.313.13. .014.2.621. .382 (088.8) (72) Автор изобретения

1 ! у

Ф

В. Ф. Шепелин (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схеме управления зависимыми преобразователями частоты со звеном постоянного тока, применяемым для коммутации обмоток вентильного двигателя.

Известен вентильный электродвигатель, который состоит из синхронной машины с датчиком положения ротора, выпрямительно-инверторного преобразователя частоты, системы импульсно-фазового управления выпрямителя, ключа с устройством управления для шунтирования входа системы управления, дифференцирующих цепочек, подключенных на выход датчика положения ротора.

Коммутация тока тиристоров инвертора в данном вентильном электродвигателе на низких частотах вращения осуществляется методом прерывания тока, основанном на поочередном переводе тиристоров выпрямителя в инверторный режим и обратно. На высоких частотах вращения коммутация тока тиристоров инвертора осуществляется за счет ЭДС фаз синхронной машины. При этом перевод тиристоров выпрямителя в инверторный режим осуществляется путем ,шунтирования входа системы импульснофазового управления выпрямителя транзистором, 30

Длительность шунтирования определяется временем заряда дифференцирующей цепочки (1).

Недостатком такого вентильного электродвигателя является невозможность регулирования длительности бестоковой паузы и, как следствие, снижение среднего значения момента двигателя.

Наиболее близким к изобретению является вентильный электродвигатель, работающий в режиме перехода с принудительной коммутации тиристоров инвертора методом прерывания тока (в зоне низких частот вращения) на естественную коммутацию за счет ЭДС фаз синхронного двигателя (в зоне высоких частот вращения). B данном вентильном электродвигателе длительность шунтирования системы импульсно-фазового управления выпрямителя, а значит, и длительность инверторного режима выпрямителя при коммутации тиристоров инвертора методом прерывания тока регулируется в функции тока, что повышает среднее значение момента двигателя и улучшает его регулировочные характеристики.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину, секции обмоток которой соединены с выходом преобразователя частоты с инвертором, выпрямитель, сглаживающий дроссель, зашунтированный

811425 вспомогательным тиристором. Инвертор имеет систему импульсного управления его тиристорами, вспомогательный тиристор— устройство управления, а выпрямитель— систему импульсно-фазового управления (СИФУ). К входу СИФУ подключен выход усилителя, на вход которого подключен тахогенератор. Электродвигатель содержит также датчик положения ротора, систему фазового управления тиристорами инвертора, разделительные конденсаторы, статическии триггер для выбора режима коммутации тиристоров инвертора, одновибраторы, устройство перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим (например усилитель), трансформатор тока и датчик тока.

В схеме этого электродвигателя коммутация тока тиристоров инвертора, подключенных к статору синхронного двигателя, осуществляется за счет ЭДС фаз двигателя. В процессе пуска двигателя и при работе на низких частотах вращения, когда

ЭДС фаз становится соизмеримой с величиной падения напряжения на активном сопротивлении обмоток и естественная коммутация становится невозможной, коммутация тока тиристоров инвертора осуществляется методом прерывания тока, основанным на поочередном переводе тиристоров выпрямителя в инверторный режим и обратно.

Для перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим в данной схеме применен блокирующий одновибратор, вход которого подключен на выход второго основного одновибратора и через дифференцирующую цепочку, развязывающие диоды на выход статического триггера выбора режима коммутации, а выход через устройство перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим подключен на вход системы фазового управления выпрямителя 2).

Недостатком такого электродвигателя является сложность схемы управления изза необходимости применения двух конденсаторов: разделительного конденсатора на входе блокирующего одновибратора и конденсатора внутри одновибратора, а также трех развязывающих диодов на входе одновибратора.

Другим недостатком вентильного электродвигателя является отсутствие запрета со статического триггера на переключение блокирующего одновибратора (например, от помех) при работе электродвигателя на высоких частотах вращения.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности вентильного электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что введен второй статический триггер и линия задержки, причем первый вход второго статического триггера подключен через раз10

2д

43

G0

G5 делительные конденсаторы к выходным зажимам датчика положения ротора, второй вход второго статического триггера подключен к датчику тока, а третий вход подключен к выходу линии задержки, выход первого статического триггера подключен на вход устроиства перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим, вход линии задержки подключен к выходу второго статического триггера выбора коммутации. илагодрая такому подключению вновь введенных элементов после прихода сигнала на переключение тиристоров инвертора с датчика положения ротора вновь введенный триггер переключается и переводит выпрямитель в инверторный режим. 11осле спада тока фаз до нуля сигналом с датчика тока триггер возвращается в исходное состояние. Необходимость применения одновиоратора с конденсатором отпадает.

11осле достижения заданной частоты вращения статический триггер выоора коммутации переключается и через линию задержки выдает запрет на дальнейшую работу дополнительно введенного статического триггера.

Линия задержки в данной схеме необходима для обеспечения одной принудительной коммутации после переключения триггера выбора режима коммутации и перевода тиристоров инвертора на естественную коммутацию (с целью исключения прорыва инвертора в момент перехода на естественную коммутацию) .

На чертеже изображена схема вентильного электродвигателя.

На чертеже обозначены синхронный двигатель 1; зависимый преобразователь частоты с инвертором 2; выпрямитель 3 преобразователя частоты; сглаживающий дросссль 4; тиристор 5 для шунтирования сглаживающего дросселя; система 6 импульсного управления тиристорами инвертора; устройство 7 управления тиристором 5; система 8 импульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя; усилитель 9; тахогенератор 10; датчик 11 положения ротора; система 12 фазового управления тиристорами инвертора; разделительные конденсаторы 13 с разделительными диодами; статический триггер 14 выбора режима коммутации тиристоров инвертора; одновибратор 15; дифференцирующая цепочка 16 с регулируемым временем разряда конденсатора; одновибратор 17; дополнительный статический триггер 18; линия 19 задержки; устройство 20 перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим (например усилитель); трансформатор 21 тока; датчик 22 тока; источник задающего напряжения U,.

Вентильный электродвигатель состоит из синхронной машины 1 и зависимого преобразователя частоты с инвертором 2 и выпрямителем 3, 811425

В звено постоянного тока преобразователя частоты включен сглаживающий дроссель 4, зашунтированный вспомогательным тиристором 5. Инвертор имеет систему импульсного управления 6, вспомогательный тиристор — устройство 7 управления, а выпрямитель — систему 8 импульсно-фазового управления. К входу системы импульснофазового управления подключен выход усилителя 9, на вход которого подключен тахогенератор 10 и источник 2 задающего напряжения U„. На валу синхронного двигателя находится датчик 11 положения ротора, выходы которого подключены на вход системы 12 фазового управления СФУ тиристорами инвертора и на вход разделительных конденсаторов 13.

Электродвигатель содержит также статический триггер 14 для выбора режима коммутации тиристоров инвертора. Один вход триггера подключен на выход первого одновибратора 15, который также подключен через дифференцирующую цепочку

16 с регулируемой постоянной времении разряда конденсатора к входу второго одновибратора 17. Выход одновибратора 17 подключен на второй вход статического тр иггер а 14.

В электродвигатель введен дополнительный статический триггер 18 и линия 19 задержки. Первый вход триггера 18 подключен через разделительные конденсаторы 13 на выход датчика 11 наложения ротора, а второй вход подключен через линию 19 задержки на выход статического триггера

14 выбора режима коммутации.

Электродвигатель содержит также устройство 20 перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим, трансформатор

21 тока и датчик 22 тока. Выход дополнительного статического триггера 18 подключен к входу устройства 20, выход которого подключен к выходу системы 8 импульсно-фазового управления выпрямителя. Выход трансформатора тока подключен на вход датчика 22 тока, выход которого подключен на третий вход дополнительного статического триггера.

В исходном состоянии схемы задающий сигнал U, равен нулю, и напряжение на выходе выпрямителя 3 отсутствует. Сигналом с датчика положения ротора через систему 12 фазового управления и систему 6 импульсного управления подается отпирающее напряжение на тиристоры инвертора

2, но ввиду отсутствия напряжения на выходе выпрямителя 3 ток в обмотках статора двигателя 1 не протекает. Триггеры 14 и

18 находятся в положении, когда на выходе си гн а л отсутствует.

После подачи задающего напряжения U„ на вход СИФУ 8 на выходе выпрямителя

3 появляется напряжение, и по двум фазам статора двигателя начинает протекать ток и, взаимодействуя с магнитным потоком

6 ротора, создает вращающий момент. Ротор двигателя поворачивается на определенный угол. При этом на выходе датчика 12 положения ротора появляется сигнал, который через конденсатор 13 запускает одновибратор 15 и сигналом с одновибратора 15 через дифференцирующую цепочку 16 запускается одновибратор 17. При этом на оба входа статического триггера 14 подается сигнал с одновибраторов 15 и 17. Поскольку длительность выходного сигнала с одновибратора 17 больше, чем с одновибратора 15, то после возвращения одновибраторов 15 и 17 в исходное состояние статический триггер 14 остается в таком положении, когда на его выходе, подключенном к СИФУ 12 и к линии задержки 19, сигнал отсутствует, что соответствует углам регулирования f3=0. Одновременно через разделительные конденсаторы 13 сигнал с датчиков 11 проходит на вход дополнительного статического триггера 18, персключая его. При этом через устройство 20 углы управления тиристорами выпрямителя

3 переводятся в инверторный режим с р=20 эл. град. Ток фаз двигателя начинает у мен ьш аться.

После снижения тока до нуля сигналом с датчика 22 триггер 18 возвращается в исходное состояние, и выпрямитель 3 опять переходит в выпрямительный режим. Ток в двигателе вновь нарастает до прежнего значения, но уже по двум другим фазам, соответствующим другому положению датчика 11. Ротор двигателя вновь поворачивается на 60 эл. град. Если поворот ротора произошел достаточно быстро, т. е. частота вращения двигателя достигла заданной величины, то к этому времени конденсатор дифференцирующей цепочки 16 не успевает разрядиться и, несмотря на наличие сигнала на выходе одновибратора 15, одновибратор 17 не запускается. В этом случае сигнал подается только на первый вход статического триггера 14, который меняет свое состояние таким образом, что на его выходе, подключенном к СИФУ 12, появляется сигнал, и углы регулирования тиристоров 2 переводятся в положение р=50 эл. град. Одновременно через линию

19 сигнал с триггера 14 поступает на вход триггера 18, запрещая в дальнейшем его переключение при появлении сигналов на выходе датчика положения ротора. Линия задержки необходима для того, чтобы в момент перевода тиристора в /=50 выполнялась еще раз принудительная коммутация, так как до этого тцрнсторы работали при р=0 и сами скоммутировать ток не могут.

Таким образом, прп более простой схеме управления (дополнительный триггер и линия задержки могут быть выполнены на логических элементах И вЂ” НЕ в корпусе одной микросхемы К511 ЛЛ5 с резистором

811425

Составитель А. Санталов

Техрсп 3. Тарасова

Корректор В. На:а

Рсдакто» )К. Рожкова

Подписное

Тираж 7 19

Изд. № 183

Заказ 358/13

Типография, пр. Сапунова, 2 и конденсатором, а разделительный конденсатор и три диода — исключены), благодаря принудительному запрету на переключение дополнительного статического триггера, сигналом с триггера выбора режима коммутации повышается его помехозащищенность, а значит, и надежность вентильного электродвигателя.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, секции обмотки якоря которой через зависимый выпрямительно-инверторный преобразователь с сглаживающим дросселем в звене постоян- 15 ного тока подключены к сети переменного тока, системы импульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя и инвертора, тахогенератор, регулятор скорости, датчик положения ротора, два одновибратора с различной длительностью выходных импульсов, вход первого одновибратора подключен через разделительные конденсаторы на выход датчика положения ротора, вход второго одновибратора подключен через дифференцирующую пепочку с регулируемой постоянной времени к выходу первого одновибратора, статический триггер выбора коммутации, выход которого подключен на вход системы фазового управления тиристорами инвертора, один из его входов подключен к выходу первого одновибратора, а второй вход подключен к выходу второго одновибратора, устройство перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим, датчик тока, о т л и ч ающийс я тем, что с целью упрощения и повышения его надежности, введен второй статический триггер и линия задержки, первый вход второго статического триггера подключен .ерез разделительные конденсаторы к выходным зажимам датчика поло>кения ротора, второй вход статического триггера подключен к выходу датчика тока, а третий вход подключен к выходу линии задержки, выход первого статического триггера подключен на вход устройства персвода тиристоров выпрямителя в инверторный режим, вход линии задержки подключен к выходу второго статического триггер а.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 499635, кл. Н 02К 29/04, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 1869752/24-07, кл. Н 02К 29/00, 1973.