Вентильный электродвигатель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1262678

А1 (511 4 Н 02 Р 6/02 Н 02 К 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ! ц

К ABTOPCK0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3738859/24-07 (22) 15.05.84 (46) 07.10.86. Бюл. ¹ 37 (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (72) А.А.Иванов, В.К.Лозенко и О.Н ° Рублева (53) 621.313.292.83 (088.8) (56) Овчинников И.Е., Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.; Наука, 1979, с. 16, рис.

1-6.

Овчинников И.Е., Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянного така. Л.: Наука, 1979, с. 247-250. (54) ВЕНТИЛЪНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЪ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу и может найти применение в установках и приборах, требующих высокой надежности работы. Целью изобретения является повышение надежности при неисп-„, равности типа обрыв диоца обратного моста. При исправном преобразователе

6 частоты по сигналам блока 19 формирования сигналов управления происходит периодическое подключение к источнику питания и отключение от не" го комбинаций секций 3-5 обмотки якоря электрической машины 1 с помощью ключей (К) 7 — 12. Диоды 13-18 обратного моста служат для замыкания коммутационного тока. В случае замыкания коммутационного тока, выхода иэ строя одного из диодов и возникновения перенапряжения на одном из К преобразователя частоты срабатывает соответствующий триггер Шмитта 2126, который обесточивает все К пре. образователя частоты, кроме одного, на котором возникло перенапряжение.

Этьс обеспечивается защита от пробоя данного К и повышается надежность всего устройства. 1 з.п. ф-лы. 6 ил.

1262678

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу

Целью изобретения является повышение надежности при неисправности типа обрыв диода обратного моста.

На фиг.1 представлена функциональная схема вентильного электродвигателя, на фиг.2-3 — варианты выполнения триггера Шмитта; на фиг.4 — вариант подключения триггера Шмитта к управляющим входам блока запрета; на фиг.5 и 6 — эпюры напряжений на элементах схемы по фиг.1 в нормальном и аварийном режимах работы соответственно.

Вентильный электродвигатель содержит электрическую машину 1 с индуктором 2 и -секционную обмотку яко.— ря (в данном случае состоящую из секций 3-5), (m=3), преобразователь

6 частоты с управляемыми ключами 7

12 и диодами 13 — 18 обратного моста, блок 19 формирования сигналов управления, 2m выходов которого связаны с первыми входами 20 управляемых ключей 7 — 12 преобразователя 6 частоты соответственно, выход преобразователя 6 частоты подключен к секциям 3 — 5 обмотки якоря электричвской машины 1. Дополнительно вентильный электродвигатель содержит 2 m триггеры Шмитта 21 — 26, блок 27 запрета с 2m управляющими входами 28, а каждый управляемый ключ 7 — 12 преобразователя 6 част ты снабжен вторым входом 29, который подключен к выходу того триггера Шмитта

21 — 26, вход которого подключен к выходу этого же управляемого ключа, связанному с соответствующей секцией обмотки якоря электрической машины 1, выходы блока 19 формирования сигналов управления подключены к первым входам 20 управляемых ключей 7 — 12 преобразователя 6 частоты череэ блок

27 запрета соответственно, а 2m управляющих входов 28 блока 27 запрета связаны с выходами соответствующих триггеров Шмитта 21 — 26. Каждый триггер Шмитта 21 — 26 содержит (фиг.2 — 3) компаратор 30 с двумя входами, первый вход которого подключен к выходу управляемого источника

31 опорного напряжения, а выход — к управляющему входу 32 укаэанного источника опорного напряжения, второй вход и выход компаратора 30 являются входом и выходом триггеров Шмитта

5 !

О !

21 — 26 соответственно. Управляемый источник 31 опорного напряжения включает в себя первичный источник 33 напряжения и сумматор, выполненный на резисторах 34 и 35, При подключении к выходу управляемого источника

31 инвертирующего входа компаратора 30 управляемый источник 31 снабжается дополнительно инвертором 36 в цепи управляющего входа 32.

Блок 19 формирования сигналов управления может быть выполнен в виде датчика положения ротора с сигнальным 37 и с чувствительным 38 элементами. Сигналы управления преобразователем 6 частоты могут быть сформированы также по сигналам ЭДС вращения, наводимым в секциях 3 — 5 обмотки якоря электрической машины

1, или по сигналам с задающего генератора.

Блок 27 запрета служит для отключения управляемых ключей 7 — 12 преобразователя 6 частоты от блока

19 формирования сигналов управления при подаче на его управляющие входы

28 управляющего сигнала. Блок 27 запрета может быть выполнен на 2m логических элементах 2И 39 (фиг.1) и одном элементе 2 п ИЛИ-HЕ 40, первые входы логических элементов 2И 39 и. их выходы являются соответственно входами и выходами блока 27 запрета, вторые входы логических элементов 2И объединены и подключены через логический элемент 2т ИЛИ-НЕ 40 к 2w управляющим входам 28 указанного блока 27. К -му входу 28 подключен выход -ro триггера Шмитта 21-26.

Каждый элемент 39 может быть объединен с элементом 40 и реализован на логическом элементе (1+2 п)И с одним прямым и 2гй инверсными входами. При выполнении управляющих входов 28 одноканальными они могут быть связаны с триггерами Шмитта 21 — 26 напряжения в соответствии с фиг.4 через диоды 41. В этом случае объединенные вторые входы логических элементов

39 выполняются инвертирующими и непосредственно являются управляющими входами 28.

Преобразователь 6 частоты обеспечивает в соответствии с сигналами блока 19 формирования сигналов управления циклическое подключение и отключение от источника питания (не показан} комбинаций секций 3 — 5 обмотки якоря электрической машины з 1262678

Такую коммутацию обеспечивают управ- та 21 — 26 находится ниже порога их ляемые ключи 7 — 12. Первый вход 20 срабатывания. На выходах триггеров каждого ключа подключен к соответ- Шмитта 21 - 26 сохраняется сигнал ствующему выходу блока 27 запрета. логического нуля и блок 27 запрета

Второй вход 29 каждого ключа подклю- 5 беспрепятственно пропускает сигналы чен к выходу соответствующего тригге- блока 19 формирования сигналов управра Шмитта 21 — 26. Например, вход ления на первые входы 20 управляемых

29 управляемого ключа 7 подключен ключей 7-12 преобразователя 6 часток выходу триггера Шмитта 21, вход ты, которого подключен к выходу этого же 1О Предположим, что в процессе рабо ключа 7, связанному с секцией 3 ты вентильного электродвигателя прообмотки якоря. Каждый управляемый. изошел обрыв диода 15 обратного мосключ 7-12 шунтирован соответствую- та. В этом случае (фиг.б) в момент щим диодом 13-18, которые образуют отключения управляемого ключа 10 и обратный мост. включении ключа 12 при включенном

Работу вентильного электродвига- ключе 7 возникает ЭДС самоиндукции теля с трехсекционной обмоткой яко- эа счет энергии, запасенной в индукря (=3) поясняют эпюры напряжений тивности отключаемых секций 3-4 обна элементах схемы (фиг.5 и 6), по- мотки якоря. зиции которых соответствуют позици20

Одна к о из- з а обрыв а диода 1 5 ям узлов устройства (фиг. 1 — 3) . замкнутого электрического контура

Вентильный электродвигатель с не организуется. На секциях 3-4 воз -3 работает следующим образом. никает ЭДС, самоиндукции, которая

При исправном преобразователе 6 через открытый ключ 7, суммируясь с частоты по сигналам блока 19 форми25 источником напряжения прикладываетУ рования сигналов управления происхо- ся к закрытому управляемому ключу дит периодическое подключение к источ- 10. Перенапряжение на ключе !О 1в нику питания и отключение от него . том случае, если не будут предусмоткомбинаций секций 3-4, 3-5, 4-5, 4-3, рены дополнительные средства, огра5-3 5-4 обмотки якоря электрической ничивающие ее величину) может превы-

30 машины ) с помощью ключей 7-10, 7-12, сить допустимое значение для ключа

9-12, 9-8, 11-8, 11-10 преобразовате- 10 и привести к. его неисправности. ля 6 частоты. Условно принимаем, что Одновременно из строя может быть наличие на ключах напряжения (диаг- -выведен ключ 9, к которому указанное г раммы 5 и 6) свидетельствует о том, выше перенапряжение прикладывается что ключи открыты. В момент отключе- З5 также. ния ключа 10 и включения ключа 12 при В рассматриваемом вентильном включенном ключе 7 (фиг.5) для отклю- электродвигателе при достижении в чаемой комбинации секций 3-4 обмот- отключаемых секциях 3-4 ЭДС самоинки якоря за счет возникающей ЭДС са- дукции значения, превышающего поромоиндукции организуется замкнутый 4о говое напряжение U„. íà выходе упэлектрический контур 3-4-15-7-3 равляемого источника 31 опорного (фиг.l). В этом контуре протекает напряжения (фиг.2-3) в момент коммутационный ток за счет энергии, . (фиг.б) произойдет срабатывание комзапасенной в индуктивности отключае- паратора 30 триггера Шмитта 24 (фиг.3, мых секций 3-4 обмотки якоря электри-45 После срабатывания компаратора 30 ческой машины 1. Точно также при отк- управляемый источник 31 опорного наплючении других ключей организуются ряжения изменит пороговое напряжение другие электрические контуры для за- до величины l„„, (фиг.б). Уровень мыкания ЭДС самоиндукции. Коммута- логической единицы с выхода триггера ционный ток через диод 15 обратного 50 Шмитта 24 поступит на соответствуюмоста, протекающий при отключении щий управляющий вход 28 блока 27 управляемого ключа 10 показан на запрета и на второй вход 29 управляефиг.5. Поскольку при исправном преоб- мого ключа 10 преобразователя 6 4асразователе 6 частоты для ЭДС самоин- тоты. Все ключи 7, 8, 9, ll и 12 будукции организуются замкнутые элект- 55 дут отключены,. а ключ 10 вновь вклюрические контуры, то в электродвига" чится. В этом случае организуется теле перенапряжений не возникает. замкнутый электрический контур 3-4Напряжение на входе триггеров Шмит- 10-14-3, в котором протекает коьмутаS 1262 ционный ток за счет энергии, запасенной в индуктивности отключаемьм секций 3-4 обмотки якоря. При этом перенапряжение на ключе 10 исчезает, что исключает его пробой. К моменту

5 (фиг. 6) энергия, запасенная в индуктивности, уменьшится до нуля и коимутационный ток будет равен нулю»

При этом падение напряжения íà 1п ключе 10 уменьшится до значения порогового напряжения 11,, на выходе управляемого источника 31 опорного напряжения. На выходе триггера 81митта 24 установится уровень логического нуля. Ключ 10 закроется,а блок 27 запрета начнет пропускать сигналы с блока 19,формирования сигналов управления на первые входы 20 управляемых ключей 7-12 преобразователя б часто" ты. Восстановится поочередное подключение к источнику питания и отклю" чение от него комбинаций секций 3-5 обмотки якоря электрической машины 1, При послепщоших отключениях ключа

10 алгоритм работы повторится и опять будет организован электрический контур 3-4-10-14-3 для протекания коииутационного тока, исключающий возникновение перенапряжения на ключе

l0, приводящего к его пробою.

При обрыве любого другого диода обратного моста, аналогично описанному вьппе случаю, меняется алгоритм ,работы преобразователя 6 частоты и организуется элвктрическая цепь для

35 протекания коммутационного тока. Это исключает возникновение перенапряжения на отключаеиом ключе преобразователя 6 частоты.

Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность вентильного электродвигателя при неисправности типа обрыв диода обратного моста в преобразователе частоты. Повыпение надежности объясняется тем, что предложенный вентильный электродвигатель сохраняет нормальную работоспособ67В 6 ность при обрыве диода обратного иоста, Формула изобретения

1. Вентильный электродвигатель, содержащий электрическую машину с

m-секционной обмоткой якоря, преобразователь частоты с управляемыии ключами и диодами обратного моста в количестве 2m каждые, блок формирования сигналов управления, 2 выходов которого связаны с первыми входаии управляемьм ключей преобразователя частоты соответственно, выход преобразователя частоты подключен к lYl -секционной обмотке якоря электрической машины, о т л и ч а ю щ и йс я теи, что, с целью повышения надежности при неисправности типа обрыв диода обратного моста, в него дополнительно введены 2 m триггеров

Шмитта, блок запрета с 2m управляющими входами, а каждый управляемый . ключ преобразователя частоты снабжен вторым входам, который подключен к выходу того триггера Шмитта, вход которого подключен к выходу этого же управляемого ключа, связанному с соответствука ей секцией обмотки якоря электрической иашины, выходы блока формирования сигналов управления подключены к первым входам управляемых ключей преобразователя частоты через блок запрета соответственно, а 2% управляющих входов блока запрета связаны с выходами соответствующих триггеров Пйитта.

2. Электродвигатель по п.l о т— л н ч а ю шийся тем, что каждый триггер Шиитта содержит компаратор с двумя входами, первьпi вход которого подключен к управляющему источнику опорного напряжения, а выход — к управляющему входу указанного источника опорного напряжения, второй вход н выход компаратора являются соответственно входои и выходом триггера Шмитта, 1262678

Фиа 7

Ко Ь одам ГЯ(д,E" 2m) 1262678

itpu я тки чвнии

Составитель А.Бабах

Техред И. Попович

Корректор В.Синицкая

Редактор В.Иванова

Тир 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 5443/56

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,.Проектная,4