Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электроприводам с вентильными электродвигателями . Цель изобретения - повышение КПД за счет снижения потерь в последовательно соединенных ключах преобразователя частоты. Электродвигатель содержит электромеханический преобразователь с числом пар полюсов Р и п обмотками якоря, каждая из которых выполнена из m секций, и преобразователь частоты, выполненный на 2 m п управляемых ключах. Обмотки якоря установлены одна относительно другой с фиксированным угловым сдвигом, равным (2- га)/mpn, i-я секция первой обмотки якоря подключена к первому выводу i-ro ключа первой группы из m кггючей, i-я секция п-й обмотки якоря подключена к первому выводу i-ro ключа второй группы из m ключей, вторые выводы ключей в первой и второй группах объединены и подключены, соответственно , к первому и второму выводу цепи питания. Каждая i-я секция k-й обмотки якоря соединена одним ключом с j-й, а другим - с (j + 1)-й секциями (k + 1)-й обмотки якоря. Изменение структуры преобразователя частоты, осуществленное за счет изменения связей между ключами и секциями обмоток якоря, позволяет сократить число последовательно соединенных ключей с 2 до (п + 1). Это снижает составляющую мощности потерь в ключах преобразователя и повьшает КПД двигателя . 9 ил. о (О со с:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) y1) 4 Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬС ВУ и и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г!О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3806022/24-07 (22) .29.10.84 (46) 30.06.86. Бюл. И - 24 (72) В.И.Катаев и В.К.Лозенко (53) 621. 313 . 13 . 014 . 2: 62 1. 382(088 . 8) (56) Заявка Японии N 51-42726, кл. Н 02 P 5/16, 5502, 1976.

Вентильнь)е двигатели и их применение на электроподвижном составе. Под ред.Тихменева Б.Н., M. Транспорт, 1976, с.50. (54) ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электроприводам с вентильными электродвигателями. Цель изобретения — повьппение

КПД за счет снижения потерь в последовательно соединенных ключах преобразователя частоты. Электродвигатель содержит электромеханический преобразователь с числом пар полюсов р и и обмотками якоря, каждая из которых выполнена иэ m секций, и преобразователь частоты, выполненный на 2 m n управляемых ключах. Обмотки якоря установлены одна относительно другой с фиксированным угловым сдвигом, равным 7(2- (m)/mpn, i-л секция первой обмотки якоря подключена к первому выводу i ro ключа первой группы из

m ключей, i-я секция и-й обмотки якоря подключена к первому выводу i-ro ключа второй группы из тп ключей, вторые выводь: ключей в первой и второй группах объединены и подключены, соответственно, к первому и второму выводу цепи питания. Каждая i-я секция k-й обмотки якоря соединена одним ключом с j-й, а другим — с (j + 1)-й секциями (k + 1)-й обмотки якоря. Изменение структуры преобразователя частоты, осуществленное за счет изменения связей между ключами и секциями обмоток якоря, позволяет сократить число последовательно соединенных ключей с 2 до (n + 1). Это снижает . составляющую мощности потерь в ключах преобразователя и повьппает КПД двигателя. 9 ил.

1241364

Изобретение относич ся к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с вентильными электродвигателями.

Цель иэобрегения — повышение КНД электродвигателя путем уменьшения потерь в последовательно соединенных ключах преобразователя частоты.

На фиг.1 изображена блок-схема вентильного электродвигателя с двумя трехсекционными обмоткамй якоря; на фиг.2 и.3 — эпюры напряжений управляющих сигналов вентильного электроpíèãàòåëÿ для различных направлений вращения; на фиг.4 — блок †схе ре— венсора вентильного электродвигателя, управляемого по сигналам датчика положения ротора; на фиг.5 — условное изображение пространственного расположения намагничивающих сил секций обмоток якоря; на фиг.6 — блок-схема вентильного электродвигателя с двумя пятисекционными обмотками якоря; на фиг.7 эпюры напряжений управляющих сигналов вентильного эл ктродвигателя, изображенного на фиг.6; на фиг.8 — блок-схема вентильного электродвигателя с пятью четырехсекционными обмотками якоря; на фиг.9— блок-схема вентильного электродвигателя с тремя семисекционными обмотками якоря

На фиг.1 показан один из вариантов вентильного электродвигателя, который содержит электромеханический преобразователь 1, имеющий индуктор 2 с числом пар полюсов р и якорь с п = 2 обмотками 3 и 4 якоря, каждая из которых выполнена из m = 3 секций 3.1, 3. 2, 3.,3 и 4. I, 4. 2, 4. 3, и преобразователь 5 частоты, собранный на

2.ш n = 12 управляемых ключах 6- 17 обмотки 3 и 4 якоря установлены одна относительно другой с фиксированным фаэовым сдвигом, равным

% (2 — (,„)

mnp 6p

i-я секция, например 3.1 первой обмотки 3 якоря подключена к первому выводу 1Я i-го ключа 6 первой группы

19 из ш = 3 ключей, ". -я секция 4.1 п-й обмотки 4 якоря подключена к перному выводу 20 i-го ключа 15 второй группы 21 из m = 3 ключей, вторые выводы 22-24 и 25-27 ключей 6-8 и

15-17 в первой 19 и второй 20 группах объединены, образуют два общих раздельных вывода 28 и 29, служащих для подключения к источнику пита ния, Каждая i ÿ, например, первая 3.1 секция к-й (первой) обмотки якоря соединена одним ключом 12 с j — и секцией 4.2, а другим 13 — с (j +1)-й секцией 4.3 n + 1 -й (второй) обмотки 4 якоря, причем

m - . 3-1 1 1 + 1 + 2, 2 2 если

m -1

i + ------ ш 2 <3

15 и

m +1

2.3+ 1

2 если угловая длительность управляющего с.игнала в каждом канале равна с„., 20 m —

i + ------ "m 4> 3.

2 (=

„) 2Ъ

Щ единичная функция.

5

1, 1с -.= 1,2... (n — 1), k =. 1. Если ключи выполнены в виде полностью управляемых ключей, то встречно-параллельно каждому ключу включены диоды

30-41.

Для обеспечения нормальной работы

:: ентильного электродвигателя должен быть выбран алгоритм работы ключей преобразователя 5 частоты, отличающийся от алгоритма управления ключами преобразователя частоты известного устройства. Сигналы для управления ключами 6-17 преобразователя 5 частоты могут быть сформированы из сигна.лов управления ключами преобразователя частоты известного устройства, 40 или получены с помощью специального датчика положения ротора.

На фиг.4 показан один из возможных примеров, реализации устройства управления вентильным электродвигателем.

Устройство содержит источник управляющих сигналов, например, датчик 42 положения ротора, на 4 m (12-ти) выходах 43-51 которого сформирована последовательность управляющих сигналов, (фиг.2 и 3), обеспечивающая нормальную работу вентипьного электродвигателя с преобразователем частоты. Обоз начения сигналов (фиг.2,3,7) совпадают с обозначением элементов, на котоЫ рых присутствуют эти сигналы.

1241364 4 реключателей 55 и 56 (изображенном пунктирными линиями) осуществлено. подключение каналов 47,48,50 и 51 соответственно к объединенным входам .

72 — 73, 70-71, 66-67 и 64-65 логических элементов 58-59, 62-57, 61-62 и

59 — 60 совпадения.

Переключатели 55 и 56 служат для осуществления реверса вентильного электродвигателя.

Изображенная на фиг.6 блок-схема вентильного электродвигателя включает электромеханический преобразователь

1, имеющий.индуктор 2 с произвольным числом пар полюсов р и.якорь с n = 2 обмотками 3 и 4, каждая из которых выполнена из m = 5 секций, и преобразователь 5 частоты из 2mn = 20 управляемых ключей 80-99, обмотки 3 и 4 якоря установлены одна относительно другой с фиксированным фазовым сдвигом, равным

2 2п угловой сдвиг управляюm 3 щих сигналов для каждых трех последо2п нательных каналов составляет (=

2л 5 а угловой сдвиг между управ9 ляющими сигналами в i-м и (i + m)-м каналах, например, в 43 и 46 каналах, составляет и . Сигналы в первых 2m

10 каналах (43-48) смещены относительно сигналов в одноименных вторых 2m каналах 49-54 íà электрический угол

li u штт 16

Наличие сигнала (фиг.2 и 3) соот15 ветствует включенному состоянию ключа. Управляющие сигналы в каналах

46-51 датчика 42 положения ротора изображены пунктиром.

Каналы 43-45 и 52-54 датчика 42 положения ротора подключены к управляющим входам ключей 6-8 и 15-17 первой 19 и второй 21 групп ключей пре образователя 5 частоты непосредствен- 25

:ю . Каналы 46-5 1 датчика 42 положения ротора подключены к управляющим входам,ключей 9-14 преобразователя 5 частоты через два двухканальных двухпозиционных переключателя 55 и 56 и шесть двухвходовых логических элемен30 тов 57-62. совпадения. Первый вход логического элемента 57 и первый:вход

63 логического элемента 58 объединены и подключены к каналу 49 дй чика 42 положения ротора, а первые входы 64-35

65 и 66-67 логических элементов 5962 совпадения попарно объединены и подключены через переключатель 56 к каналам 50 и 51 датчика 42. Вторые входы 68 и 69 логических элементов 40

60 и 61 совпадения объединены и подключены к каналу 46 датчика 42 положения ротора, а вторые входы 70-7I и

/2-73 логических элементов 62,57,58, 59 совпадения попарно объединены и подключены через переключатель 55 к каналам 47 и 48 датчика 42. Выходы

74-79 логических элементов 57-,62 (2 -4)

mnp . 10р если

m— - 4

i+ — — --с m 4а5

1 тп +4

J — 1

5 + 1

=4 — — — — — = I

2 совпадения подключены к управляющим входам ключей 9-14 преобразователя 5 частоты. В первом положении переключателей 55 и 56 (изображенном сплош ыми линиями) осуществлено подключение каналов 47,48,50 и 51 соответственно к объединенным входам 70-71, :2-73„ 65 и 66-67 логических элементов 62-57, 58-59, 59-60, 61-62 совпадения. Во втором положении пеi-я секция, например, вторая 3,2 первой обмотки 3 якоря подключена к ттервому 100 выводу 1 го (второго) ключа 81 первой группы 101 из m = 5 ключей 80-84, i-я секция 4.2 и-й второй обмотки 4 якоря подключена к первому выводу 102 i-ro второго ключа 96 второй группы 103 из тп = 5 ктпочей 95-99, вторые выводы 104-108 и 109-113 ключей 80-84 и 95 — 99 в первой 101 и второй 103 группах объединены, образуют два общих раздельных вывода 28-29, служащих для подключения к источнику питания. Каждая i-a, например, вторая 3.2 секция 1 -й (первой) обмотки 3 якоря соединена одним ключом 92 с j-й 4.4, а другим — с (j + 1)-й секциями (k + 1)-й (второй) обмотки 4 якоря, причем

m — 5 — 1

+ — — -т"- = 2 + - — — = 4

2 2 если

i+ — — ) тп 6+5

Ф

l. -(-1) — — — единичная функция

2 !

1, k =1,2...(n — 1), k = 1.

64 Ф (2 — 4 ), 1

mn р 21р (2 -4) 20р

m п р

m т .1 — 1 +

? - 1

=2+ — — — — =5

m+1

Д = 1

7 — 1

5 1

m — 1

=: 3

50 если — — m Зс

4; т4

m —

+ — — — - m5>

У если

5 12413

Работу вентильного электродвигателя иллюстрируют эпюры (фиг.7) напряжений управляющих сигналов на ключах

80-99 преобразователя 5 частоты. Наличие сигнала на ключе свидетельствуе.т о том, что этот ключ открыт. Пунктиром изображены управляющие сигналы, которые имеют место в известном устройстве с последовательным соединением двух пятисекционных двухполупери- 10 одных преобразователей частоты.

Для иллюстрации на фиг.8 изображен вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь 1, имеющий индуктор 2 с произ- 15 водным числом пар полюсов р и якорь с п = 5 обмотками 114-118 якоря, каждая из которых выполнена из m = 4 секций 114.1-114.4, 115.1 †1 .4, 116.1 †1.4, 117. 1 †1.4, 118. 1 †1.4,20 и преобразователь 5 частоты из 2 m n =

=- 40 управляемых ключей (ключи на фиг.8 не обозначены). Обмотки 114118 якоря установлены с фиксированным фазовым сдвигом одна относительно 25 другой, равным,i-я секция, например, 114.2 первой 30 обмотки 114 якоря подключена к первому выводу 119 i-го второго ключа 120 первой группы 121 из m =- 4 ключей, i- я секция 118.2 и-й (пятой) обмотки 118 якоря подключена к первому. 3j выводу 122 i-ro ключа 123 второй группы 124 из m = 4 ключей, вторые выводы: ключей в первой 121 и второй 124 группах объединены, образуют два общих раздельных вывода 28 H 29, служа- 40 щих для подключения к источнику питания. Каждая i-я, например, третья ,116.3 секции k-й (третьей) обмотки

116 якоря соединена ключом 125 с

j-й (первой 117.1), а другим 126— с (3 + 1)-й (второй 117 ° 2) секциями (k + 1)-й (четвертой) обмотки 1I7 якоря, причем

r 1 — (-1) ч единичная функция, 1т=- 0, k =- .1,2,...(n — 1), k = 3, Длч иллюстрации на ф п 9 изобра я<ена блок-схема вентильного электродвигателя, содержащего электромеханический преобразователь 1, имеющий индуктор с. произвольным числом пар полюсов р и якорь с n = 3 обмотками

127-129 якоря, каждая из которых выполнена из m = 7 секций 127.1-127.7;

128.1 †1.7, 129.1-129.7, и преобразователь 5 частоты из 2mn = 42 управляемых ключей (ключи на фиг.9 не обозначены). Обмотки .127-129 якоря установлены одна относительно другой с фиксированным фазовым сдвигом, равным

i — ÿ секция, например, третья 127.3 г.;ервой обмотки 127 якоря подключена к первому выводу 130 i-ro (третьего) ключа 131 первой группы 132 из m = 7 ключей, i-я, третья 129.3 секция и-й третьей обмотки 129 якоря подключена к первому выводу 133 i-ro (третьего) ключа 134 второй группы

135 из m = --7 ключей, вторые выводы ключей в первой .132 и второй 135 группах объединены, образуют два общих раздельных вывода 28 и 29, служащих для подключения к источнику питания.

Каждая i-я, например, вторая 128.2 секция k-й (второй) обмотки 128 якоря соединена одним ключом 136 с j-й (пятой 129.5), а другим 137 — с (j +

+ 1) — и (шестой 129.6) секциями (k + 1)-й (третьей) обмотки 129 яко-, ря, причем если

1+ — --,— —

У У если

m — щ

+ ----- ?.m 8+7

У S (=

1 — (-1)

М щ 2 единичная функция

1, k = 1,2...(п - 1), k = 2.

Электромеханический преобразователь в конструктивном отношении выполнен по типу как синхронной, так и 1241364 асинхронной машины, с произвольным количеством и обмоток на якоре и с произвольным количеством секций m в каждой обмотке. Фиксированный фазовый сдвиг между соседними обмотками, равный ((2 — f ) устанавливаетея для уменьm n p шения пульсаций. вращающего момента.

Число пар полюсов р индуктора электро10 механического преобразователя может быть произвольным и выбирается при конструктивной проработке вентильного электродвигателя. Преобразователь частоты выполнен на любых. управляемых

15 ключах (транзисторах, тиристорах, синисторах, герконах и т.д.). Если ключи выполнены полностью управляемыми (транзисторы, герконы), то вторично-параллельно каждому ключу дол20 жен быть включен диод моста обратного тока для исключения перенапряжений на ключе в момент его принудительного запирания. Нумерация обйоток якоря устанавливается в направлении протекания тока от источника питания, например, от вывода 28 к выводу 29.

Нумерация секций в каждой обмотке устанавливается в направлении вращения индуктора, при этом первая секция может быть выбрана любой. При реверсе

30 вентильного двигателя порядок нумераций секций в каждой обмотке сохраняет- ся, т.е. если для одного направления вращения данная секция имеет номер

m то для противоположного направления вращения эта секция будет иметь номер два, поскольку номер первый секции остается неизменным. Одноименными секциями в двух соседних обмотках якоря считаются те секции, электрические процессы в которых имеют фазовый сдвиг, равный

%(2 - )

mnp

Управление вентильным электродвигателем может осуществляться как по разомкнутой схеме цепи, например, от задающего генератора, на 2 ° ш п вы50 ходах которого сформированы управляющие сигналы, аналогичные тем, которые изображены на фиг.2 и 3, так и по замкнутой схеме по сигналам датчика положения ротора, установленного на валу электромеханического преобразо55 теля. При этом, если датчик положения ротора выполнен по классической схеме и обеспечивает формирование одинаковых по длительности сигналов в каждом из 2шп каналов, то он дополнительно снабжен логическим устройством для формирования вполне определенной совокупности сигналов для управления ключами преобразователя частоты, связывающими секции обмоток якоря. Одно из таких устройств изображено на фиг,4 Вентильный электродвигатель относится к классу электромеханических преобразователей энергии с дискретным перемещением магнитного поля в воздушном зазоре. Работоспособность такого электродвигателя будет обеспечена, если указанное дискретное перемещение магнитного поля однонаправленное. В данном электродвигателе это условие выполняется.

Пусть к выводам 28 и 29 (фиг.1) подключен источник постоянного напряже- . ния с положительной полярностью к выводу 28. Переключатели 55 и 56 находятся в первом положении, изображенном на фиг.4 сплошными линиями.

В каналах 43-54 датчика 42 положения ротора сформированы сигналы,. изображенные на фиг.2 (сигналы в каналах 46-51 показаны пунктиром). На управляющих входах 6-17 преобразователя 5 частоты сформированы сигналы, изображенные на фиг.2. Йа угловом

Ir интервале Π— — — включены три (и +

+ 1) ключа 6,14,16, что обеспечивает подключение к источнику питания последовательно..соединенных секций 3.13.2-4.3-4.2. Обтекаемые электрическим током секции создают намагничивающие силы (НС), изображенные на фиг.5. Обозначение НС (фиг.5) соответствует обозначению секций. Обозначение без черты наверху указывает на то, что ток втекает в секцию, а с чертой наверху — на то, что ток вытекает из секции. Направления одноименных НС, обозначенных с чертой и без нее, взаимно противоположны.

НС геометрически суммируются и образуют результирующие НС В якоря. Взаимодействие НС В< якоря и НС индуктора вызывает вращающий момент и поворот ротора вентильного электродвигателя. В положении индуктора са =

Н

= — — происходит отключение ключа 14

6 и включение ключа 9. К источнику питания подключаются секции 3.1-3.24.1-4.2, которые создают соответ1241364

10 ствующие Н(; (фиг. 6) . Геометрическое

< уммирование дает результирующую

НС В, которая смещена в простран9

If стве относительно НС В„ на угол -б-.

13 каждом последующем такте коммутации результирующая НС якоря дискретИ но перемещается на угол — — I3 направ-, 6 лении движения часовой стрелки. Это 1О является необходимым и достаточным условием создания непрерывного вращающего момента и вращения ротора электродвигателя вперед (В)..

Для изменения направления вращения 15 вентильного электродвигателя изменяют на противоположный порядок следования сигналов в каналах 43-45 датчика 42 положения ротора (фиг.3). В электродвигателе дополнительно устанавлявают 2{2 переключатели 55 и 56 во второе положение, изображенное на фиг.4 пунктиром. На управляющих входах ключей 617 преобразователя 5 частоты сформированы сигналы, изображенные на фиг.3.25

lI

На угловом интервале 0 — --- вклю6 ены ключи 7., 12, 17, что обеспечивает подключение к источнику питания последовательно соединенных секций 3.2- Зо

3.1.-4.2-4.4.3, которые создают соответствующие НС и результирующую НС Н„ (фиг.б). В положении индуктора с{, =

I — — происходит отключение ключа 12

35 и включение ключа 11. К источнику питания подключаются секции 3.2-3.34.2-4.3, которые создают соответствую щие HC и результирующие НС Н . В каж2 дом последующем такте коммутации ре- О зультирующая НС якоря дискретно переП мещается на угол --- в направлении

6 против часовой стрелки (назад, Н) .

Определяют алгоритм переключения ключей 9-14 преобразователя 5 частоты, связи между которыми подвергнуты изменениям. В качестве исходной -информации для определения этого алгоритма принимают известный алгоритм переключения ключей поеобразователя частоты устройства-прототипа. Обозначают угловую длительность включенного состояния ключа, подключенного к 3-й секции

k-й обмотки в преобразователе частоты устройства-прототипа, {22; . Аналогично обозначают длительность включенного состояния ключа, подключенного к j-й секции (2с + 1)-й обмотки в нреобразователс частоты устройства-проготипа9{ff>{„,1. На фиг.2 это сигналы в каналах 46-48 и 49-51, изображенные пунктиром. к(к 1

Для угловой длительности{12 вклю99. ченного состояния ключа, соединяющего

I.-â секцию k -й обмотки с j é секцией (1{ + 1) обмотки в предлагаемом устрой"тве, получают

K(X+I) 1к {121{„,), =- {,2 Л где Л. — символ логического умножения.

Аналогично, для угловой длительК {К+ 9 2 ности {32, 2 вклн3ченного состояния клю9 {2-992 ча, соедйняющего i — ю секцию k -й обмотки с (j + 1)-й секцией (k + 1)-й обмотки, получают к(к+ )

{12{1 ){K«) (2)

На фиг,2 представлены сигналы на ключах 9-14. Сигналы на фиг.2 и 3 обозначены номерами,. соответствующими номерам ключей коммутатора 5 (без, кобок), или номерам выходных каналов датчика 42 положения (со скобками).

3 частности, угловая длительность включенного состояния ключа 12, соединяющего i-ю (первую 3.1) секцию I:-й (первой) обмотки с j -й (второй

4.2) секцией (k + 1) -й (второй) обмотки, определяется логическим умно.жением сигналов 46 и 50, имеющих место при управлении ключами преобразо13ателя частоты в устройстве-прототипе, Сигналы управления (фиг.7) ключами 85-94 преобразователя 5 частоты ьентильного электродвигателя (фиг.б) сформированы согласно установленному алгоритму. Сигналы на фиг.7 обозначены номерами, соответствующими позициям на фиг.б.

На фиг.7 пунктиром изображены сигналы управления, которые имеют место в устройстве-прототипе. Кажцый такой сигнал обозначен номерами в скобках, одноименными с обозначением сигнала, управляющего ключом, соединенного с той же секцией обмотки якоря, только с чертой наверху. Это свидетельствует с том, что сигналы имеют фазовый сдвиг9 равныи !! . Угловая длительность

1241364

12 (7) 2 + (((— !)Г(() п

2 — (и — !(!) и о к (3)

Лнализ полученных выражений показывает, что угловые длительности сформированных сигналов зависят от числа секций m, числа обмоток и, угловой длительности исходного сигнала управления, охарактеризованного коэффициентом г, и не зависят от конкретных номеров обмоток.

Для конкретного случая (m = 3, и = 2, r = 2, (= 1, получают(;

З0 = --- () . = вЂ, — что соответствует

6 " s+ ) 2 фиг.2,3. Для тех же услов!ий, только (1 для тп = 5, получают(11; = — —,(p

1 0 )() !)

Зр

-- что соответствует фиг. 7.

Для четных значений m

m=4, n= для конкретного случая

= 5, r = 2, получают

7 J 1 Ч") 4 (5) где r — число, 2 с г m. 50

Соответственно, координаты переднего (о, и заднего „ фронтов 3-го сигнала управления ключами () + 1)-й обмотки, используемого для формирования требуемого алгоритма управления, соответ- 55 ственно равны включенного состояния ключа 92, соединяющего д-ю, например, вторую 3,2 секцию l< -й (первой) обмотки с j-й (четвертой 4.4) секцией (+ 1) — и (второй) обмотки определяется логи- ческим умножением сигналов, сдвинутых на угол Я относительно сигналов на выводах 105 и 1 12, имеющих место при управлении ключами преобразователя частоты в устройстве-прототипа.

В общем случае, угловая длительность включенного состояния ключа в устройстве-прототипе может находиться в ,диапазоне

1< где a = — — — межкоммутационный инm тервал.

На фиг.2,3 и 7 изображен случай, когда к! = 2р к. Если Q„; 3 Za„, то сигналы, управляющие работой ключей 914, будут следить одни за другим с перекрытием.

Для угловых координат и длительности .импульсов управления ключами преобразователя частоты вентильного электродвигателя могут быть получены аналитические выраженИя, Из анализа диаграмм и работы вентильного электродвигателя видно, что координаты фронтов формирующих импульсов определяются координатами фронтов сигналов управления ключами преобразователя частоты известного устройства.

Координаты переднего с и заднего

С ; фронтов i-го сигнала управления ключами k --й обмотки, используемого для формирования требуемого алгоритма управления, соответственно равны (2 4) к ) (р р+ 2з — 2

У (4) (р Г (2 ((()

=р р+ 2 — 2+ r

1(р k

У,, 2. 2 (2 -f!!)(k + 1)

jn P23 2 - )(6) и (2 - „,) (k + 1)!

=а "21 — 2 + r к г.

Поскольку в общем случае угловые

) к(к.!) сформиро(j (3 +т . ванных сигналов различий, то они могут быть определены путем вычисления разностей между (; и (, „ и между (3 (1 1(1ф!)ч

Используя (4) — (7) и опуская про межуточные вычисле ния, получают.

=(1 =a (г — --- ) . (J . ((1!) к п

Изменение структуры преобразователя частоты, осуществленное за счет изменения связей между ключами и секциями обмоток якоря, позволяет сократить число последовательно соединенных ключей с 2п до (и + 1), что снижает составляющую мощность потерь в ключах преобразователя частоты и повышает за счет этого КПД вентильного электродвигателя. формулаизобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий электром ханпческий преобра124 13б4

14 зователь с числом пар полюсов р и п-oáìîòêàê I якоря, каждая из которых выполнена из ш секций, и преобразователь частоты, выполненный на 2mn управляемых ключах, обмотки якоря установлены одна относительно другой с фиксированным угловым сдвигом, рав7(2 -,„) ным †--- — --, i-я секция первой ш и р обмотки якоря подключена к первому 1О выводу i-ro ключа первой группы из

m ключей, i-я секция и-й обмотки якоря подключена к первому выводу

i-ro ключа второй группы из m ключей, вторые выводы ключей в первой и вто- !5 рой группах объединены и подключены соответственно к первому и второму выводу цепи питания, о т л и ч а ю шения потерь в последовательно соединенных ключах преобразователя частоты, каждая i-я секция k -й обмотки якоря соединена одним ключом с j-й, а другим — с (1 + 1)-й секцией (k 4

+ 1)-й обмотки якоря, причем

И

m (р .. m 1р!

+ — ---, если i + — ---

2 2

m+ — если +

m -

2 единичная функция, k = 1,2,...„(n

1), и> 2. шийся тем, что, с целью повышения КПД электродвигателя путем умень1241364

Диг,2 (з)

7(н)

8(4 5) (ю)

10(97).

1фв)

tz(yg)

Q(S0)

14(Sr)

15(х2)

rE(sz)

17(5Ф) с(и)

7(м)

8(М)

9(ФБ) п(ю) и/ф8)

12(49) .1З(и)

Й(Х1) s(sz) !

Б(ХЗ)

17(5g) cut ю1

Nt

606

Alt

И и)1

60t

И

Cot м1

ФТ/я s7r/,у гу м1

Ng

И

f43

et

æ1

ì1

cat

Ю1 м1

Ы

alt

1241364

ы1 !

И !

et

tdt

И

И

hatt

ЫЙ

ut (гу — -.-1 -1 — )

29

Фиу. Э

Фие. 7 мЛ

SZ7al 27» ит » ИХ

air»

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

lOS

le офФ)

N)33)

87(RV) ц(И)

f9(e) в{Щ)

Ю(Щ

92(Я)

О(й) й(И)

<09 и т

112

ВНИИПИ Заказ 3607/SO Тираж 631

6М2» ть ию» цаy»

Ю.5» ю !

Фf »

9М»

1О 1

Щ.5»

tie.g