Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в реверсивном электроприводе для регулирования частоты вращения. Целью изобретения является повышение массогабаритных показателей электродвигателя путем улучшения использования установленной мощности в режиме рекуперативного торможения. Для этого вентильный электродвигатель дополнительно содержит третий 33 и четвертый 34 суммирующие масштабные усилители, четвертый 35 и пятый 36 управляемые переключатели и логический элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 37, который сравнивает фактическое и заданное направления вращения и управляет переключателями 35,36. При торможении переключатели 35 и 36 включают в канал регулирования токов якорной обмотки электродвигателя усилители 33 и 34, настройка которых обеспечивает изменение закона управления МДС индуктора по отношению к закону управления в двигательном режиме. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСИОМ У СВМДЕТЕЛЬС ПВУ

СО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР! (61) 1415347 (21) 4361037/24-07 (22) 02.12.87 (46) 15.09.89. Бюл. h 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной механики им. М.М.Федорова (72) В.А.Баринберг и И.Е,Рубцова (53) 621.313,13.014.2:621.382(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1415347„ кл. H 02 К 29/00, 1986. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к..элект". ротехнике и может быть использовано в реверсивном электроприводе для регулирования частоты вращения. Целью изобретения является повышение массогабаритных показателей электродвига„„SU„„3 508318 А 2 (51)4 Н 02 К 29/00, Н 02 Р 6/00 теля путем улучшения использования установленной мощности в режиме рекуперативного торможения. Для этого вентильный электродвигатель дополнительно содержит третий 33 и четвертый 34 суммирующие масштабные усилители, четвертый 35 и пятый 36 управляемые переключатели и логический элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 37, который сравнивает фактическое и заданное направления вращения и управляет переключателями 35, 36. При торможении переключатели 35 и 36 включают в канал регулирования токов якорной обмотки электродвигателя усилители 33 и 34, настройка которых обеспечивает изменение закона управления МДС индуктора по отношению к закону управления в двигательном режиме. 1 ил. з 1508318

Ф

Изобретение относится к зг>ектро- Вь>ход регулятора ?О подключен к пертехнике и может быть использовано в Boìó входу сумматора 2 I, выход котозлектроприводах на основе асинхронной машины с фазным ротором для регулирования частоты вращения.

Цель изобретения — повышение массогабаритных показателей путем улучшения использования установленной мощности в оежиме рекуперативного !О торможения„

На чертеже -изображена функциональная схема вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель со- 15 дер>кит асинхронную машину с фазным ротором 1 и статорными обмотками

2-4. Роторные выводы асинхронной машины подключены к преобразователю 5 частоты, который имеет зажимы для 20 подключения к сети. К управляющему входу преобразователя 5 частоты подключен выход системы 6 .импульснофазового управления, вход которой соединен с выходом датчика 7 поло>кения ротора. Источник напряжения возбуждения электродвигателя представляет собой управляемый трехфазный мостовой выг>рямитель 8, имеющий два раздельных канала 9 системы импульс- 30 но-фазового управления, выходы которых подключены к угравля>ощим электродам соответственно анодной и катодной групп вентилей. Выходные зажимы выпрямителя подключены к выводам обмоток 2 и 3 статора, а вывод статорной обмотки 4 подключен к нулевой точке сети или трансформатора, питающего выпрямитель. Вентильный электродвигатель также содержит систему регулирования, включающую задатчик l0 частоты вращения,: г(одключенный к первому входу сравнивающего элемента 11, к второму входу которого подключен датчик 12 частоты вращения.

Выход сравнивающего элемента 11 подключен к входу регулятора 13 частоты вращения, выход которого подключен к блоку 14 выделения модуля и пороговому элементу 15. Выход порогового элемента 15 подключен к информационному входу D-триггера 16, тактирующий вход которого связан через датчик

17 нулевого тока с датчиком 18 тока.

Выход блока 14 .выделения модуля под- . ключен к первому входу второго сравнивающего элемента 19, второй вход которого подключен к датчику 18 тока, а выход - к регулятору 20 тока якоря. рого подключен к задающему входу системы 6 импульсно-фазового управления.

Система регулирования так>ке включает задатчик 22 начальных токов фаз статора, подключенный к первым входам первого 23 и второго 24 суммирующих масштабных усилителей, вторые входы которых подключены к выходу блока 14 выделения модуля. Выходы первого 25 и второго 26 переключателей связаны с входом регуляторов 27 и 28 тока.

l(poMe того, система управления содер>кит третий управляемый переключатель

29, управляющий вход которого подключен к выходу D-триггера 16, а выход подкл>очен к второму входу сумматора 21, Первый и второй информационные входы переключателя 29 подключены соответственно к:выходу усилителя 30 и к входу инвертора 31. Вход усилителя 30 подключен к датчику 12 частоты вращения, Вентильный электродвигатель также содер>кит датчик 32 направления вращения, выход которого подключен к управляющим входам первого 25 и второго 26 управляемых переключателей.

Дополнительно вентильный электродвигатель содер>кит третий 33.и четвертый 34 суммирующие масштабные усилители, четвертый 35 и пятый 36 управляемые переключатели с двумя информационными входами и одним выходом и логический элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 37. Первый и второй входы логического элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ

37 подключены соответственно к выходу датчика 32 направления вращения и к выходу D-триггера 16, а выход логического элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 37 подключен к управляющим входам четвертого 35 и пятого 36 управляемых переключателей, Четвертый управляемый переключатель 35 включен по первому входу и выходу между выходом первого суммирующего масштабного усилителя 23 и объединенными первыми входами первого 25 и второго 26 управляемых переключателей. Пятый управляемый переключатель 36 включен по первому входу и выходу между выходом второго суммирующего масштабного усилителя 24 и объединенными вторыми входами первого 25 и второго 26 управляемых переключателей. Вторые входы четверто1508318

ro 35 и пятого 36 управляемых переключателей подключены соответственно к выходам третьего 33 и четвертого 34 суммирующих, масштабных усилителей, первые входы которых соеди>-.ены с выходами задатчика 22 Heчальных токов фаз статора, а вторые входы об.ьединены и подключень, к выходу блока выделения модуля. l0

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Сигнал зада lI- .ой частоты вращения от задатчика 10 час- оты вра;eHHR поступает на вход регулятора 13 частоты 1< вращения, иа выхове которого формируется сигнал задания тока якоря, поступающий через блок 14 выделения модуля на в>.од регулятора 20 тока якоря, На входы регуляторов 13 . 20 20 поступают сигналы обрат ых связей соответственно с датчика 12 частоть вращения и датчика 18 тока якоря °

Так как выходное напряжение датчика

18 тока якоря имеет всегда одну по- 2 > лярность, то на входе контура регулирования тока якоря установлюH блок

14 выдепения модуля. Таким образом, . у>-.равление частотой вращения вентильного электродвигателя осуществляется g0 в системе подчиненного регулирования по рассогласованию между действительной и заданной частотами вращения .

Сигнал с выхода регулятора 20 тока якоря, постугая на один из входов

35 системь> 6 импульсно-фазового управления, задает угол о. отпирания вентилей преобразователя 5 частоты относительно напряжения сети. Угол > -.> опережения отпирания венти.>:ей преобразователя 5 частоты относительно ЭДС холостого хода якоря ",àäeeòñë также системой б импульсно-фазового управления в функции сигнала датчика положения ротора. Управление вентильным электродвигателем ведется по закону а = соnst.

О

Компенсацию реакции якоря в вентильном электродвигателе обеспечивают два неза висимых контура регулирования токов фаз 2 и 3 статора, при этом ток в третьей фазе 4 формируется как алгебраическая сумма (с обратным знаком} токов в двух других фазах.

Токи в статорных обмотках 2-4 за55 висят от величины углов управления вентилями анодной и катодной групп выпрямителя 8. Эти углы формируют каналы 9 системы 6 импульсно-фазового управления выпрямителя в функции выходных сигналов регуляторов 27 и 28. тока, которые могут иметь пропорциональную или интегрально-пропорциональную структуру. Регулирование токов фаз статора ведется по рассогла— сованию между действительным и заданным значениями„ Задающие сигнал>ы для каждого из регуляторов 27 и 28 тока формируются на выходах суммирующих масштабных усилителей 23 и 24 или 33 и 34 как алгебраическая сумма сигналов задания тока якоря (с выхода блока >4 вь>деления модуля) и задания начального тока фаз статора (с выхода задатчика 22 начальных токов фаз статора}. Указаннье задающие сигналы поступают на входы регуляторов 27 и 28 токов через управляемые ключи (переключатели) 25, 26, 35 и 36. Следоватсльно, ток каждой из фаз статора также содержит две составляющие, одна из которых постоянна, а другая пропорциональна току якоря, Результирующая МДС статора, равная геометрической сумме сдвинутых друг относительно друга на 120 эл. градусов МДС трех фаз, очевидно, также содержит две составляющие . постоянную МДС возбуждения, определяемую задатчиком 22, и изменяющуюся пропорционально амплитуде тока якоря (т.е., амплитуде МДС реакции якоря) МДС компенсации реакции якоря. При этом направления векторов МДС возбуждения и МДС компенсации не совпадают, т,е. они сдвинуты в пространстве друг относительно друга на постоянный угол, величина которого определяется соотношением коэффициентов передачи масштабных oneра lloHHblx усилителей 23 и 24 или

33и34 °

Схема обеспеч >вает возможность работы вентильного электродвигателя в реверсивном режиме. При реверсе изменяется полярность выходного сигнала регулятора 13 частоты вращения, при этом происходит изменение логического сигнала на выходе порого вого элемента 15. Этот логический сигнал подается на D-вход триггера

i6. После снижения тока якоря до нуля и появления логической единицы с выхода датчика 1 нулевого тока на синхронизирующем входе D — триггера 16 последний перебрасывается. Его выходной сигнал поступает в систему 6 импульсно-фазового управления, обес1L«08318 .e÷èâàÿ требуемый порядок подачи уп-! р а в ля ю!ц и х и > " и у л ь со в н а т и р и с T p p b I Гi p <=. обра зова теля > частотl>! ° I! p l >ò01! Пpvl вод переходит ь режим рс.купергтивного торможения, а затем разгоняется в другую сторону.

Управление переключателями 25 и

?<> Осуществляется от выходного сигнала датчика 3? направления >зращения.

Например. при !зрашении "Вперед" выходкой сигнал усилителя 23 или 33 поступает на вход регулятора ?7 тока фазы 3 статора, а вход:-1ой сигнал усилителя 24 иг!и 34 - на вход регулятооа 28 тока фазы 2 статора, при вращении "Назад", наоборот, выходной сигнал усилителя ?3 или 33 поступает на вход регулятора 28 тока, а усилителя 24 ипи 34 — на вход регулятора 27 тока, Это позволяет обеспечить один и тот же требуемый закон регулирования ИДС индуктора независимо от нап" равления вращения. В результате обеспечивается компенсация реакции якоря 25 и по амплитуде и по фазе в обоих нап- равлениях вращения.

Компенсация противо-ЭДС двигателя при переходе из двигательного режима в режим рекуперативного торможения 30 происходит следующим образом. На вход масштабного усилителя 30 поступает сигнал обратной связи по частоте вра-. щения с выхода датчика 12 частоты вращения. На силовые входы переклю-! ателя 29 поступают прямой и инвертированный си)-наль! с выхода масштабного усилителя 30. Сигнал с выхода переключателя 29 поступает на сумматор 21, гдс а.пгебраически суммируется с выходнь!м напряжением регулятора 20 тока якоря. Благодаря тому„ что переключатель 29 управляется логическим сиГнал)ом " выхода D — триГГера 1б, то независимо от направгения вращения

4..> сигнал с выхода перекл!о!ателя 29 будет больше нупя в двигательном режиме !

1 меньше нуля в режиме рекуператив" ного торможения.

Уп>завление токами фаз индуктора в двигательном и тормозном ре><имах Q осуществляется по различным законам благодаря наличию переключателей «5 и 36, .которые управляются вь1ходным сигналом,погического элемента ЭКВИ.ВАГ!ентнОсть 37. значе1!ие этоГО сиГна.. 55 ла однозначно зависит от режима работы вен .ильного электродв)лгателя (например, логическая 1" в двигательном режиме и логической "0" в режиме рекуперативного торможения) . Поэтому B двигательном режиме на входы регуляторов токов возбу>!<дения всегда поступает выходной сигнал с вь)хода суммирующих усилителей 23 и 24, а в режиме рекуперативного торможения - с выхода усилителей 33 и 34, В двигательном режиме для поддержания устойчивой машинной комму ации при увеличении тока якоря используlOT ся усилители 23 и 24, настройкой которых обеспечивается "доворот" вектора ИДС индуктора против направления вращения так, чтобы уменьшался угол нагрузки и возрастал угол запаса при инвертировании. Если же вентильный электродвигатель перейдет в режим рекуперативного торможения, то с помощью усилителей 33 и 34 обеспечится другой заксн управления НДС индуктора — вектор МДС будет доворачиваться по направг!ению вращения.

Таким образом, за счет того, что управление НДС икдуктора в двигательном и тормозном режимах осуц)ествляется по требуемым законам, существенно улучшается использование устаковленной мощности вентильного электродгзигател 1, что повышает массогабаритные показатели вентильного электродвигателя.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель по авт. се. Il) 1415347, .о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения массогабаритных показателей путем улучшения использования установленной мощности в режиме рекуперативного торможения, в него дополнительно введены третии и четвертый суммирующие масштабные усилители, -гетвертый и пятый управляемые переключатели с двумя информационными

В <одами и одним выходом каждыЙ и ло гический элемент Э1(ВИВАЛЕНТНОСТЬ, .первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу датчика направления вращения и к выходу

D-триггера, а выход логического элемента Э КВИВАДЕНТНО!СТЬ подключен к объединенным управляющим входам четвертого и пятого управляемых переключателей, причем четвертый управляемый переключатель включен по первому входу и выходу между выходом первого суммирующего масштабного усилителя и объединенными первыми входами первого 1508318

Составитель Я.Иванов

Техред M.Õîäàíè÷

Редактор Я.Ревин

Корректор М.Васильева

Заказ 5549/56 Тираж 647 Подписное

ВН11ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1130353 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1 и второго управляемых переключателей, а пятый управляемый переключатель включен по первому входу и выходу между выходом второго суммирующего масштабного усилителя и объединенными вторыми выходами первого и второго управляемых переключателей, вторые входы четвертого и пятого управляемых переключателей подключены соответственно к выходам третьего и четвертого суммирующих масштабных усилителей, первые входы которых соединены с выходами задатчика начальных токов фаз статора, а вторые входы объединены и подключены к выходу блока выделения модуля.