Синхронизированный вентильный электродвигатель

 

О П И С A Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ни991 571 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.07.81 (21) 3318299/24-07 (П1М.К . с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Н 02 Р 6/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (531.УДК-621. 316. .718 ° 5 (088. 8) Опубликовано 2 0183. Бюллетень Ио 3

Дата опубликования описаиия 23,0 83 (54) СЙНХРОНИЭИРОВАННЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИ ATEJIb

Изобретение относится к электротехнике и, в частности к синхрониэи

posaHHHM вентильным электродвигателям.

Известен синхронизированный электродвигатель с частотно-фазовым регулированием скорости, в котором наряду с двигателем содержится датчик частоты, и-кратной частоте вращения., инвертор для регулирования напряжения двигателя и частотно-фазовый регулятор, который сравнивает задающий сигнал от внешнего или от внутреннего синхрогенератора и сигнал от датчика частоты по частоте и фазе и управляет инвертором. Этим обеспечивается синхронность частоты синхроге.нератора и вращения двигателя. В. более общем случае использования вентильного электродвигателя инвертор выполняется m-фазным P1).

Данное устройство имеет два недостатка, один из которых состоит в необходимости предусматривать дополнительный датчик положения на его валу для управления m-фазным инвертором.

Это усложняет конструкцию привода, Второйнапряжению, состоит в сравнительно малом диапазоне регулирования скоростей в синхронном режиме, поскольку со снижением частот вращения и, следовательно, частот сигнала датчика увеличивается и далее недопустимо возрастает запаздывание регулирования. С увеличением же частоты вращения появляются затруднения другого рода, вызванные ограничениями в возможности быстродействующей щ обработки информации от синхрогене. ратора и датчика.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению явпяется синхронизированный вентильный электро15 двигательi содержащий синхронную Машину m-фазная якорная обмотка которой соединена с m-фазным выходом инвертора, имеющего rh-фазный вход и вход регулирования по напряжению, датчик положения ротора, выполненный в виде бесконтактного селъсина, m-фаэный вход которого соединен с

m-фазным выходом генератора опорной частоты, m дешифраторов, каждый из которых по одному входу соединен с

25 " соответствующим фазным выходом генератора опорной частоты, другим - с выходом датчика положения ротора, а выходом - c соответствующим фазным входом инвертора, логический элемент

З0 .И соединен первым входом с выходом

991571

15

Поставленная цель достигается тем, что в синхронизированный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, m-фазная якорная обмотка которого соединена 20 с п1-фазным выходом инвертора, имеющего m-фазный вход и вход регулирования по н апряжения, датчик положения ротора, выполненный в виде бесконтакт ного сельсина, m-фазный вход ко- 25 торого соединен с щ-фаз ным выходом генератора опорной частоты, щ дешифраторов, каждый из которых первым входом соединен с соответствующим фазным выходом генератора опорной частоты, другим — с выходом датчика положения ротора, а выходом — с соответствующим фазным входом инвертора, логический элемент И, соединенный пеРвым входом с выходом датчика поло-35 жения ротора, и синхрогенератор, первый вход которого соединен с дополнительным выходом генератора опорной частоты, а второй вход — с задатчиком частотного сигнала требуемой40 скорости вращения электродвигателя, дополнительно введены общий дешиф ратор, первый и второй узлы сброса, фильтр, компаратор, генератор пилообразного сигнала и счетчик, который счетным входом соединен с выходом синхрогенератора, разрядными выходами — с соответствующими разрядными входами общего дешифратора, а входами "Загрузка" и "Установка 0" соответственно с выходами первого и второго узлов сброса, каждый из кото-. рых входом "Сброс" соединен с выходом датчика положения ротора, а разрядными входами — соответственно со второй и третьей группами разрядных выходов общего дешифратора, первая группа разрядных выходов которого соединена со вторым входом логического элемента И, выход которого соединен со входом регулирования ин- 60 вертора по напряжению через фильтр и компаратор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного сигнала, соединенного входом с выходом датчика положения ротора. 65

ЗО датчика положения ротора и синхрогенератор 2 .

Недостаток известного устройства состоит н большой длительности и существенном перерегулировании в процессе синхронизации, и, следовательно, в невысоких энергетических показателях вентильного электродви- . гателя.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей .в переходных режимах путем уменьшения времени и перерегулирования переходного процесса при синхронизации вентильного электродвигателя.

На чертеже представлена схема синхронизированного веытильного электродвигателя.

Схема содержит синхронную машину

1, m-фазная якорная обмотка которого соединена с m-фазным выходом инвертора 2, имеющего с m-фазный вход и вход регулирования по напряжению, датчик 3 положения ротора, выполненного в виде бесконтактного сельсина, m-фазный вход которого соединен с m-фазным выходом генератора 4 опорной частоты, m дешифраторов 5, каждый из которых первым входом соединен с соответствующим фазным выходом генератора 4 опорной частоты, другим, с выходом датчика 3 положения ротора, а выходом — с соответствующим фазным . входом инвертора, логический элемент б И, соединенный первым входом с вы ходом датчика положения ротора, син. хронизатор 7, первый вход которого соединен с дополнительным выходом генератора 4 опорной частоты, а второй вход - с задатчиком частотного сигнала требуемой скорости вращения электродвигателя, счетчик

8, соединенный по счетному входу с выходом синхронизатора 7, по разрядным выходам - с.соответствующими входами общего дешифратора 9, а входами "Загрузка" и "Установка 0" соответственно с выходами первого и второго узлов сброса 10 и 11, каждый из которых входом "Сброс" соединен с. выходом датчика 3 положения ротора, а разрядными входами,. соответственно со второй и третьей группой разрядных выходов общего дешифратора 9, первая группа разрядных выходов которого соединена со вторым входом логического элемента И б, выход которого соединен со входом регулирования инвертора по напряжению через фильтр 12 и компаратор 13, вход которого соединен с выходом генератора 14 пилообразного сигнала, соединенного входом с выходом датчика

3 положения ротора. Генератор 4 опорной частоты в свою очередь состоит из кварцевого генератора 15, фазорасщепителя 16 и усилителя 17 мощности.

Синхронизированный вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Фаза сигнала датчика 3 тождественно равна угловому положению ротора двигателя 1. Фазные дешифраторы 5, на входах которых комбинируется сигнал с датчика и соответствующие фазные сигналы генератора 4 опорной частоты, вырабатывают фазные сигналы, изменяющиеся тождественно угловому положению ротора двигателя

1, вследствие чего двигатель 1 получает монотонный электромагнитный

991571

Формула изобретения

Синхронизированный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, а -фазная якорная обмотка которой соединена с 1-фaзным выходом инвертора, имеющего Ф-фазный вход и вход регулирования по напряжению, датчик положения ротора, выполненный в виде бесконтактного сельеина, уи-фазный вход которого соединен с щ-фазным выходом генератора опорной-частоты,1идешифраторов, каждый из которых первым входом соединен с соответствующим фазным выходом генератора опорной частоты, другим — с выходом датчика положения ротора, а выходом -.с соответствующим входом инвертора, логический элемент И, соединенный первым входом с выходом датчика положения ротора, и синхрогенератор, первый вход которого соединен с дополнительным выходом генератора опорной частоты, а второй вход - с задатчиком частотного сигнала требуемой скорости вращения электродвигателя, отличающийся тем,что,с целью улучшения энергетических показателей переходных режимов путем уменьшения времени и перерегулирования переходного процесса при синхронизации, в него дополнительно введены общий дешифратор с тремя группами разрядных выходов, первый и втомомент и разгоняется до заданной скорости.

Частота сигнала синхрогенератора

7 устанавливается до запуска и-кратной сумме опорной и задающей частот вращения и уменьшается счетчиком 8 в и раз. При этом на выходах дешифратора 9 формируются импульсы с длительностью 1/и и с частотой, которой для осуществления заданной частоты вр щения должен быть синхронизиров ан си гн ал дат чи ка 3 .

Пачки импульсов получаемых на первой группе разрядных 1... P --ных выходах дешифратора 9 поступают на элемент И б, в котором объединяются 15 в результирующий опорный сигнал который сравнивается по фазе с сигна- . лом датчика З,в результате на выходе элемента И б формируются импульсы, длительность которых в зависимости 20 от фазорассогласования фронтов сравниваемых сигналов может изменяться в пределах от И до О. Этот сигнал посредствои фильтра 12 преобразуется в уровень, а с помощью компа- 25 ратора 13 и генератора 14 пилообразного напряжения снова трансформируется в импульсный сигнал, изменяефий по длительности в полном диапазоне, т.е. от "Логической 1" до "Ло- З0 гического 0". Этот сигнал поступает на вход регулирования напряжения инвертора 2.

Таким образом, сочетание счетчика, дешифратора 9 и элемента И 6, а также фильтра 12 и компаратора 13 выполняет функцию фазового регулирования скорости электродвигателя °

Зона линейная характеристики фазового регулирования определяется шириной $ I И опорного суммарного импульса и синхрогенератора 7, в пределах которого может ориентироваться фронт сигнала датчика 3 положения ротора.

Ширина этой зоны может быть сообразно параметрам привода установлена оптимальной в отношении статической точности и затухания перехоцного процессапосредством выбора соотношения между числами и и

Кроме того, отличительные особенности работы вентильного электродвигателя обусловлены действием узлов

10 и 11 сброса. Узел 10 сброса срабатывает при ориентации фронта сигнала с датчика 3 положения ротора в пределах действия (к +1)...g импульсов, на выходах третьей группы разрядных выходов общего дешнфратора 9, что соответствует отрицательному фазорассогласованию сигналов с выходом дат60 чика 3 положения ротора и синхронизатора 7. При этом узел 10 сброса переустанавливает счетчик 8 в поло". жение "0" в момент времени, которое непосредственно предшествует действию 65 опорного сигнала с синхрогенератора 7.

Благодаря этому величина зоны регулирования с "Логической 1" ограничена в пределах 1/n . Узел 11 сброса срабатывает при совпадении фронта сигнала датчика 3 положения ротора с импульсами от(5+2) до K на выходах второй группы разрядных выходов общего дешифратора 9 и переустанавливает счетчик 8 в положение (9+1),. которое непосредственно следует во времени за опорным сигналом синхрогенератора

7. Благодаря этому величина эоны регулирования с "Логическим 0" также ограничена величиной 1/И .

Эти эоны ограничения в 5 раз меньше линейной эоны регулирования и выбором коэффициента и могут быть сведены к как угодно малым.

Таким образом;:при изменении знака рассогласования частот, например при запуске, привод практически мгновенно, без перерегулирования оказывается в зоне линейного регулирования благодаря чему обеспечивается наиболее благоприятное течение процесса синхронизации, и тем самым достигаются- более высокие энергетические показатели вентильного синхронизированного электродвигателя.

991571

Составитель N.Ñîí

Редактор Н.Пушненкова Техред А, Бабинец

Корректор М.Демчик

Заказ 1бО/74 Тираж 685 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 рой узлы сброса фильтр, компаратор, ген врат ор пилоо бра з ного сигнала и счетчик, который счетным входом соединен с выходом синхрогенератора, разрядными выходами — с соответствукицими входами общего дешифратора, 5 а входами "Загрузка" и "Установка 0"соответственно с выходами первого и второго узлов сброса, каждый из которых входом "Сброс" соединен с выходом датчика положения ротора, а 10 разрядными входами — соответственно с второй и третьей группами разрядных выходов общего дешифратора, первая группа разрядных выходов которого соединена с вторым входом логическогс элемента И, выход хоторого соединен с входом регулирования инвертора по напряжению через фильтр и компаратор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного сигнада, соединенного входом с выходом датчика положения ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трантенберг P.М. Астатические дискретные синевы электропривода постоянного тока.-"Электричество", 1972, Й 4.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 327552, кл. Н 02 К 29/02, 1970