Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрооборудовании самолетов и автомобилей, в звукои видеозаписи , в радионавигации и т.д. Целью изобретения является упрощение и повышение надежности. Вентильный электропривод содержит электрическую машину (ЭМ) 1 с постоянными магнитами на роторе и обмоткой статора с выведенной средней точкой. Выводы обмотки статора ЭМ 1 подключены к выходам реверсивного инвертора (РИ) 2, а средний ее вывод - к первому входу датчика 7 знака ЭДС вращения. Управляющие входы РИ 2 связаны с выходами ocHOBHojTo логического блока 3., реализующего функции: у, , Уг y-j « г г x,j. X, , Z, Xg-Xj. Входы логического блока 3 подключены к выходам вспомогательных логических блоков 4-6 соответственно. Первые с SS (Л ю :о го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1292154

Al (59 4 H 02 Р 6/02, Н 02 K ?9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3959849/24-07 (22) 05,10.85 (46) 23.02.87. Вюл. Ф i (72) А,Н.Корабельников, С.Г.Воронин, А.А.Лапин, А.П.Мезенцев и JI.H.Ñoëoäíèêîâ (53) 621.313.333.07(088.8) (56) Патент США 4027215, кл. Н 02 Р 65/16, 1979 °

Сборник трудов ИЛИ - 257 Челябинск, 1976, с.30-39 ° (54} ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрооборудовании самолетов и автомобилей, в звуко- и видеозаписи, в радионавигации и т.д. Ileлью изобретения является упрощение и повышение надежности. Вентильный электропривод содержит электрическую машину (ЭМ) 1 с постоянными магнитами на роторе и обмоткой статора с выведенной средней точкой. Выводы обмотки статора ЭМ 1 подключены к выходам реверсивного инвертора (РИ)

2, а средний ее вывод — к первому входу датчика 7 знака ЭДС вращения.

Управляющие входы РИ 2 связаны с выходами основного логического блока

3., реализующего функция: у, х, х х х » fg — х х»» з< — х» ° х

z — х ° хз» з — х, ° х Входы логи ческого блока 3 подключены к выходам вспомогательных логических блоков 4 — 6 соответственно. Первые

129? 154

2 логические бпоки, датчик 7 знака ЗДС вращения и резистивный делитель 8, включенный параллельно инвертору 2 между полюсами источника 9 питания.

Первый вход датчика 7 подключен к средней точке 10 статорной обмотки машины 1, а второй его вход — к средней точке делителя 8. Первый 11, второй 12 и третий 13 выходы основного

1О логического блока 3 подключены к первым входам 4 — 6 вспомогательных логических блоков, вторые входы которых соединены с выходом датчика 7 знака

ЭДС, четвертый 14, пятый t5 и шестой ,16 выходы основного логического блока 3 подключены соответственно к третьим входам вспомогательных логических блоков 4 — 6. Выходы вспомогательных

20 логических блоков 4 — 6 подключены соответственно к первому 17, второму 18 и третьему 19 входам основного логического блока 3, Каждый из вспомогательных логических блоков 4 — 6 содержит (фиг.2) элемент ИЛИ 20 и элемент И 21, выход элемента 20 подключен к первому входу 22 элемента И 21, а первый 23 и второй 24 входы элемента ИЛИ 20 и второй инверсный вход 25 элемента

И 21 являются соответственно первым, 1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией по положению ротора, и может быть использовано в большинстве систем электропривода с повышенными требованиями надежности, например в электрооборудовании самолетов и автомобилей, в звуко- и видеозаписи, в радионавигации и т.д.

Цель изобретения — повьппение надежности посредством уменьшения числа занятых в схеме датчиков знака фазных ЭДС.

На фиг.1 представлена блок-схема вентильного электродвигателя; на фиг.2 — схема вспомогательного логического блока; на фиг,3 — схема датчика знака ЭДС вращения; на фиг.4 и

5 — временные диаграммы сигналов, Вентильный электропривод содержит электрическую машину,1 с постоянными магнитами на роторе и обмоткой статора с выведенной средней точкой, три.секции которой подключены к выходам реверсивного инвертора 2, управляющие входы которого подключены к вы ходам у(у у з з 2з Основно

ro логического блока 3, первый 4, второй 5 и третий 6 вспомогательные входы логических блоков 4 — 6 связаны с выходами 11 (у<), 12 (у,), 13 (у. ) блока 3, выходы 14 (z ), 15 (z ), 16 (z ) которого подключены к третьим входам блоков 4 — 6 соответственно. Вторые входы блоков

4 - 6 объединены и соединены с выходом датчика 7, второй вход которого связан со средней точкой резистивного делителя Я. Делитель 8 включен параллельно РИ 2 между клеммами источника (И) 9 питания. Логические блоки 4 — 6 имеют переключательную функцию х = (У, + F. ) z Ãäe 1

1, 2, 3; х; — сигнал на выходе соответствующего логического блока;

У; — сигнал подключения i-й секции к плюсу И 9, поступающий на первый вход данного вспомогательного логического блока с соответствующего выхода основного логического блока;

F, — сигнал знака ЭДС вращения ото ключенной секции, поступающий на второй вход данного вспомогательного логического блока; z, — сигнал подключения i-й секции к минусу И 9, поступающий на третий вход данного вспомогательного логического блока с соответствующего выхода основного логического блока. Блоки 4 — 6 обеспечивают восстановление информации о знаках разных напряжений всех трех сеКций обмотки статора 3М 1, использующей при этом только один датчик знака ЭДС вращения. Сигналы х блоков 4 — 6 поступают на входы

1 блока 3, управляющего работой ключей РИ 2. В результате в ЗМ осуществляется реверсивная 120-градусная коммутация секций. 5 ил.

1292154 чивает на каждом такте коммутации отключение одной из секций машины

1 и подключение двух других к плюсу и минусу источника 9 питания путем реализации логических функций у, х х ° у — х х s v х х1

z, =х, х, z =x,х; к =х,х,, где у, — у и е, — ез — соответственно выходы 11 — 13 и 14 — 16; x — х— соответственно входы 17 — 19 логического блока 3.

Напряжения отключенной на данном такте секций (U ), подключенной к плюсу (U ), и секции, подключенной к минусу (U ), источника 9 равны соответственно

40

U = е о о

U = U — U 01

U = -U о

ЭдС вращения отключенной на данном такте секции; напряжение источника питания; потенциал средней точки 10. статорной обмотки машины 1 ,относительно минуса источ- 55 ника 9 питания, (где е

Поскольку при синусоидальности ЭДС вращения алгебраическая сумма фазных вторым и третьим входами данного вспомогательного логического блока, выходом которого служит выход эле— мента И 21.

Датчик 7 знака ЭДС вращения содержит чувствительный компаратор

26 напряжения, формирователь 27 коротких импульсов, счетчик 28 импульсов опорной частоты, RS-триггер 29 и одноразрядный мультиплексор 30, выход компаратора 26 подключен к первому входу 31 мультиплексора 30 и входу формирователя 27 импульсов, выход которого соединен с входами выставки в начальное положение счет- 15 чика 28 и триггера 29, выход счетчика 28 соединен с вторым входом 32 мультиплексора 30 и входом предустановки триггера 29, выход которого подключен к входу управления мульти- 20 плексора 30, при этом входы компаратора 26 являются входами датчика знака ЭДС, а его выходом служит выход мультиплексора 30.

Основной логический блок обеспенапряжений равна нулю, потенциал средней точки 10 на всех тактах коммутации равен

2, 3 — условный номер;

-у — сигнал на его

1 выходе;

Y; — сигнал подключения i-й секции к плюсу источника

9, поступающий на первый вход данного вспомогатель— где i=1 ного логического блока с соответствующего выхода основного логического блока; о

Š— сигнал знака ЭДС вращения отключенной секции, поступающий на второй вход данного вспомогательного логическога блока с выхода датчика знака ЭДС;

Š— сигнал подключения

i-й секции к минусу источника 9,поступающий на третий вход данного вспомогательного логиУ = U/2 + е /2.

При равенстве плеч в делителе 8 потенциал его средней точки равен

U/2, В результате между входами датчика 7 знака ЭДС всегда действует сигнал ЭДС вращения отключенной на текущем такте секции е /2, à íà его выходе формируется логический сигнал

Е = О, если е О, и Е = 1, если о е ю -.О.

На фиг.4 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие работу рассмотренного узла вентильного электропривода, где обозначены 33 — 35 фазные напряжения секций машины 1;

36 — диаграмма ЭДС вращения отключенной секции; 37 — сигнал Е на вьтходе датчика 7 знака ЭДС вращения, поступающий далее на входы вспомогательных логических блоков 4 — 6, которые при выбранной структуре и подключении (фиг.1 и 2) имеют переклю чательную функцию

1292154 6

2 =О, U =U «ОиХ; =1;

У ° — 1 ф

=О, Z, =1, 0 =U соиХ. =О; о

Z; =О, U. =е,=еиХ, =Е, Y- =О

Легко видеть, что значение сигнала Х на выходе вспомогательного ! логического блока и знак Аазного напряжения 0 находятся во взаимно однозначном соответствии, 1

В совокупности вспомогательные логические блоки 4 — 6 обеспечивают восстановление инАормации о знаках фазных напряжений всех трех секций машины 1, используя для этого только один датчик 7 знака ЭДС вращения.

Далее сигналы Х„, Х и Х поступают на первый l7, второй 18 и третий

19 входы основного логического блока 3 и в электрической машине осуществляется реверсивная 120-градус— ная коммутация секций.

Работу рассмотренных устройств иллюстрирует временная диаграмма сигналов, представленная на фиг.5, где обозначены: 38 — сигнал Е на выходе датчика 7 знака ЭДС вращения;

39 — 41 — сигналы Х, — Хз на выходах вспомогательных логических блоков

4 — 6 42 — 44 — сигналы у з на выходах 11 — 13 основного логического блока 3; 4 — 47 — сигналы на его выходах 14 — 16.

Данный вентильный электродвигатель не имеет собственного пусковоческого блока с соответствующего выхода основного логического блока.

Характер подключения каждой секции определяют ее сигналы подключения

Y u Z формируемые в основном логическом блоке 3 и управляющие работой инвертора 2. Комбинация сигналов У; Е, = 1 автоматически исключается алгоритмом работы основного логического блока 3.

Приведем соответствие между возможными комбинациями сигналов подключения У;, Z и знаками фазного напряжения i-й секции и значениями сигнала на выходе i-ro вспомогательного логического блока, определяемыми согласно его переключательной функции

5

50 го момента, так как при неподвижном роторе отсутствует ЭДС вращения секций. Для его обеспечения датчик 7

;знака ЭДС снабжен специальной схемой пуска (Аиг.З), провоцирующей начальные переключения обмотки машины 1, При неподвижном роторе сигнал е = 0 и на выходе компаратора 26 напряжеI ния имеет место устойчивый нулевой сигнал. Импульсы на выходе Аормирователя 27 отсутствуют и счетчик импульсов опорной частоты (генератор ее не показан), периодически переполняясь, формирует на своем выходе последовательность импульсов скважности,равной 2, которые, поступая на вход предустановки триггера 29, устанавливают его в единичное состояние. На фоне единичного сигнала на управляющем входе мультиплексора 30 импульсы счетчика 28 проходят на выход датчика знака ЭДС вращения (выход мультиплексора 30), имитируя сигнал Е . Под действием этого сигнала в полном соответствии с последовательностью импульсов, представленной на фиг.5, осуществляется направленное переключение секций машины 1. Если частота импульсов счетчика 28 выбрана близкой частоте приемистости данного электродвигателя (что всегда можно подобрать экспериментально), то ротор начнет вращаться в синхронном режиме. При этом Аормируется знакопеременный сигнал е и на выходе компаратора 26 формируюто ся импульсы F.. Формирователь 27 импульсов Аормирует по Аронтам сигнао ла Е короткие импульсы, которые поступают на входы выставки в начальное положение счетчика 28 и триггера

29, устанавливая их в нулевое состояние. На Аоне нулевого сигнала на входе управления мультиплексора 30 на выход датчика знака ЭДС проходят действительные сигналы Е с выхода компаратора 26 и вентильный электродвигатель переходит в описанный ранее режим самокоммутации, При остановке ротора режим пуска возобновляется.

Благодаря введенным вспомогатель— ным логическим блокам и используемому съему сигнала ЭДС вращения достигнуто уменьшение числа занятых в схеме датчиков знака ЭДС от трех до одного при полной идентичности прочих характеристик вентильного электропривода, При этом введенные дополнительно вспомогательные блоки, содер- . жащие один элемент И и один элемент

ИЛИ, несравнимо проще устраняемых датчиков. В целом достигнуто упрощение схемы вентильного электродвигателя и соответствующее этому упрощению повышение надежности.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий электрическую машину с постоянными магнитами на роторе и обмоткой статора с выведенной средней точкой, три секции которой подключены к выходам реверсивного инвертора, а вывод средней точки соединен с первым входом датчика знака глазной ЭДС вращения, основной логический блок, реализующий логические Аункции 20 при этом выходы у — y>, z, — гз логического блока соединены с управляющими входами реверсивного инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет минимизации числа датчиков знака разных ЭДС, введены резистивный делитель напряжения, три вспомогательных логических блока, каждый иэ которых составлен из элемента ИЛИ и элемента И, причем выход элемента

ИЛИ подключен к первому входу элемента И, а первый и второй входы элемента ИЛИ и второй инверсный вход элемента И являются соответственно первым, вторым и третьим вхок, =х, х, г =х хз, г =х х„

1292154 8 дами вспомогательного логического блока, выходом которого является выход элемента И, а датчик знака фазной ЭДС вращения составлен из компаратора, одноразрядного мультиплексора и схемы пуска, включающей формирователь коротких импульсов, счетчик импульсов опорной частоты и RS-триггер, при этом выход компаратора подключен к первому входу мультиплексора и входу формирователя коротких импульсов, выход которого соединен с входом выставим в начальное положение счетчика импульсов и входом RS-триггера, выход счетчика соединен с вто-. рым входом мультиплексора и входом предустановки RS-триггера, первый и второй входы сравнения компаратора образуют соответствующие входы датчика знака Аазной ЭДС вращения, выходом которого является выход мультиплексора, упомянутый резистив25 ный делитель напряжения включен параллельно входам питания инвертора, второй вход датчика знака глазной

ЭДС вращения подключен к средней точке резистивного делителя, первые входы первого, второго и третьего вспомогательных логических блоков соединены с выходами у,,у у основного логического блока, вторые входы вспомогательных логических блоков соединены с выходом

35 датчика знака глазной ЭДС, а их третьи входы подключены соответст- . венно к z, г, z выходам основного логического блока, выходы вспомогательных логических блоков подклю40 чены к входам х,, х, хз основного логического блока. ) Ч2154

37

ФиаА, 1292154

Составитель В.Тарасов

Редактор С.Пекарь Техред а.Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 283/56 Тираж 661 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул,Проектная,4

Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод Вентильный электропривод 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может бь;ть использовано в электрооборудовании автомобилей и в звуко - и видео-записи

Изобретение относится к электротехнике , а именно к эл

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бескон актной коммутацией

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в позиционных следящих системах

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электродвигателям с бесконтактной коммутацией - вентильным электродвигателем (ВД)

Изобретение относится к электротехнике , а именно к вентильнь1м электродвигателям (ВД-jf;, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования механической характеристики , близкой к характеристике равной мощности

Изобретение относится к области электротехники, в частности к моментным вентильным электродвигателям с неограниченным углом поворота ротора, к-рые находят широкое применение в прицизионных следящих системах, ч Целью изобретения является снижение пульсаций вращающего момента

Изобретение относится к электротехнике , в частности к моментным вентильным электродвигателям МВД с неограниченным углом поворота ротора

Изобретение относится к электротехнике , в частности к вентильным электродвигателям с возбуждением от постоянных магнитов

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электродвигателям с встроенным датчиком положения и скорости, и может быть использовано, например, в вентильных электроприводах в качестве исполнительного элемента, в устройствах автоматики

Изобретение относится к управляемым электроприводам

Изобретение относится к магнитному вращающемуся устройству и, в частности, к магнитному вращающемуся устройству, которое использует многократно пульсирующие силы, возникающие между постоянным магнитом и электромагнитом

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций обмоток статора в зависимости от положения ротора с помощью преобразователя частоты, т

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конструкциям магнитоэлектрических генераторов тока торцевого типа, приводимых во вращение, например, ветровым лопастным колесом
Наверх