Коммутатор вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электродвигателях. Целью изобретения является повышение надежности функционирования путем исключения предельных по рассеиваемой мощности режимов работы. Коммутатор вентильного электродвигателя содержит силовой транзистор 7, в цепь эмиттера которого включен резистивный датчик 8 тока. Эмиттер силового транзистора 7 соединен с первым входом промежуточного усилителя 4. К эмиттеру и коллектору силового транзистора 7 подключены входы блока 14 умножения, выходное напряжение которого сравнивается с напряжением, эквивалентным заданной мощности рассеивания силового транзистора 7. Выходное напряжение регулирующего усилителя 11 подводится ко второму входу промежуточного усилителя 4, управляющего током коллектора силового транзистора 7 в направлении ограничения рассеиваемой им мощности ниже максимально допустимой. 2 ил.

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

{21) 4394494/24-07 (22) 17.О2.88 (46) 30 ° 07.90. Вюл. В 28 (71) Иосковский текстильный институт им..А.Н. Косыгина (72) В.А. Соловьев (53) 621.316.718(088.8) (56) Патент ФРГ У 2727534, кл. Н 02 К 29/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1429241, кл. Н 02 К 29/06, 1987. (I9) (I1) j

Щ)S Н 02 К. 29/06 Н 03 К 17 64

2 (54) КОММУТАТОР ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРО-

ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электродвигателях. Цель изобретения — повышение .надежности функционирования путем исключения предельных по рассеиваемой мощности режимов работы. Коммутатор вентильного электродвигателя содержит силовой транзистор ?, в цепь эмиттера которо 1582290

ro включен резистивный датчик 8 тока.

Эмиттер силового транзистора 7 соединен с первым входом промежуточного усилителя 4. К эмиттеру и коллектору силового транзистора 7 подключены вхо"

5 ды блока 14 умножения, выходное напряжение которсго сравнивается с напряжением, эквивалентным заданнсй мощ!

Изобретение отис сится к электрот"хJ нике и может быть использовано в вен1

,тильных электродвигателях, работающих ! в линеином режиме.

Цель изобретения — повышение надежности функционирования путем исключения предельных по рассеиваемой мощнсс-20 ти режимов работы.

На чертеже представлена принци,пиальная схема одного канала коммутатора вентильного электродвигателя.

Каждый канал коммутатора вентильно- >5

ro электродвигателя содержит предвари,тельный усилитель 1 с дифференциальным входом 2,3 для подключения чувствитель ного элемента аналогового датчика по; ложения ротора, промежуточный усили- 30 тель 4 с двумя входами 5 и 6 и силовой

1 транзистор 7, в цепь эмиттера которого включен резистивный датчик 8 тока, Коллектор транзистора 7 соединен с клеммой 9 для подключения секции якорной обмотки электродвигателя, а база тран зистора 7 подключена.к выходу проме,жуточного усилителя, первый вход 5 ко торого соединен посредством резистора 10 с эмиттером силового транзис- 40 тора 7,. а второй вход 6 подключен к . выходу предварительного усилителя I.

Каждый канал коммутатора содерЮ жит также регулирующий усилитель 11 с двумя входами 1 2 и 13, аналоговый блок 14 умножения, а промежуточный усилитель 4 снабжен третьим входом, при этом вход 12 регулирующего усилиеля соединен с клеммой дпя подключеия источника напряжения 11 ® смещения. Вход 13 усилителя 11 подключен к выходу аналогового блока 14 умножения, один вход которого соединен с эмиттерсм, а другой — с коллекторсм силового транзистора 7, а третий вход

55 промежуточного .усилителя 4 подключен к выходу регулирующего усилителя 11.

Регулирующий усилитель 11 с двумя входами может быть выполнен в виде ности рассеивания силового транзистора 7, Выходное напряжение регулирующего усилителя 11 подводится к второму входу промежуточного усилителя 4, управляющего током коллектора силового транзистора 7 в направлении ограничения рассеиваемой им мощности ниже .максимально допустимой. 1 ил.

1 узла 15 сравнения, диода 16 и усилителя 17 °

По другому варианту регулирующий усилитель может быть выполнен как, . дифференциальный усилитель на операционном усилителе.

Аналоговый датчик положения ротора вентильного электродвигателя может быть выполнен в виде датчиков

Холла синусно-косинусного вращающегося трансформатора с модулятором, включенным перед первичной обмоткой, и двумя фазочувствительными выпрями-. телями, подключенными к его вторичным обмоткам.

Блок 14 умножения может быть выпОлнен в виде управляемого напряжением делителя тока, т.е. дифференциального усилительного транзисторного каскада, питаемого от управляемого напряжением источника тока. При этом входы дифференциального усилительного транзисторного каскада подключаются параллельно резистивному датчику 8 тока, а вход управляемого напряжением источника тока через делитель напряжения — к коллектору силового транзистора 7. Выход управляемого напряжением делителя тока через дифференциальныи усилитель подключается к первому входу двухвходового узла сравнения. В качестве блока 14 умножения в устройстве могут применяться также аналоговые интегральные перемножители, выпускаемые серийно промышленностью и реализующие указанный способ перемножения аналоговых электрических сигналов.

Блок 14 умножения может быть также выполнен с дифференциальными входами, причем выводы первого входа подключаются параллельно резистивному датчику 8 тока, а выводы второго входа соединяются соответственно с коллектором и эмиттером силового

1гранзистора 7.

15872о0 силового транзистора 7. На второй вход блока 14 умножения поступает напряжение, равное сумме падений напряжений на силовом транзисторе 7 и резисторе 8. При выборе величины резистора 7, равной 0,02-0 05 от велччины активного сопротивления секции якорной обмотки в широком диапазоне изменения тока эмиттера силового транзистора 7, напряжение на втором входе блока 14 умножения практически раьно напряжению на коллекторе это20 го силового транзистора. Поэтому выходное напряжение блока 14 умножения прямо пропорционально мощности потерь силового транзистора 7. Это напряжение положительной полярности

25 поступает на .неинвертирующий вход дифференциального усилителя на операционном усилителе (по варианту).

При величине этого напряжения, меньшей напряжения смещения У,на выхо39 де операционного усилителя появляет-. ся напряжение отрицательной полярности, диод закрыт. и на втором входе промежуточного усилителя 4 напряжение отсутствует.

3S

С увеличением напряг:ения на входных электродах элемента Холла возрастает напряжение на дифференциальном входе предварительного усилителя 1 и, соответственна, падение напряже40 нил на резисторе 8. При псстоянной час:оте вращения вентильного электродвигателя это приводит к возрастанию мощности потерь силового транзистора .7 и, соответственно, пропорцио45 нальному возрастанию: выходного напряжения блока 14 умножения. Аналогичный результат получается при снижении частоты вращения вентильного электро:двигателя при неизменном напряжении

5О на входных электродах элемента Холла.

При величине выходного напряжения блока 14 умножения, большей напряжения смещения Uc, т.е, при превышении мощности потерь силового транзисто55 ра 7 заданной величины, циод смещается в прямом направлении. На втором входе промежуточного усилителя 4 появляется напряжение положительной полярности, знак которой противополоКанал коммутатора вентильного электродвигателя работает следующим образом, При вращении ротора вентильного электродвигателя на выходных электродах элемента Холла появляется знакопеременное напряжение, которое поступает на входы предварительного усилителя 1. Амплитуда этого напряжения прямо пропорциональна абсолютной величине напряжения на входных электродах элемента Холла. При положительной полярности напряжения на дифференциальном входе предварительного усилителя 1 на его .выходе появляется напряжение положительной полярности. Выходное напряжение промежуточного усилителя имеет отрицательную полярность, и силовой транзистор 7 закрыт. В этот момент напряжение на коллекторе силового транзистора 7 равно сумме напряжения питания Uä и ЭДС вращения секции якорной обмотки,. однако ток его коллектора практически равен нулю. Поэтому мощность потерь в силовом транзисторе 7 также близка к нулю. Этой величине мощности потерь в силовом транзисторе 7 соответствует равное нулю выходное напряжение блока 14 умножения, так как величина напряжения, поступающего на его первый вход с резистора 8, равна нулю. В связи с тем, что на инвертирующий вход дифференциального усилителя на операционном усилителе (по варианту) подано напряжение смещения U положисм тельной полярности, величина которого прямо пропорциональна максимально допустимой или заданной максимальной мощности потерь силового транзистора 7, на его вь ходе имеется напряжение отрицательной полярности. Диод (однополупериодный выпрямитель) смещается в обратном направлении, и напряжение на втором входе промежуточного усилителя 4 станет равным нулю.

При изменении полярНости напряжения на входе дифференциального предварительнсго усилителя 1 на противоположную его выходное напряжение ста- новится отрицательной полярности, а выходное напряжение из промежуточного усилителя 4 — положительной поляр.ности. Силовой транзистор 7 открыва- ется и по секции якорной обмотки и резистору 8 проходит ток, Возникающее при прохождении тока эмиттера силового транзистора 7 по резистору 8

%адение напряжения подается на первый вход блока 14 умножения, Величина этого напряжения прямо пропорциональна мгновенному значению тока эмиттерг

1582290

Технико-экономическая эффективность предлагаемого коммутатора вентильного электродвигателя по сравнению с известным заключается в повышении надежности функционирования за счет ограничЕния мощностей потерь, рассеиваемых силовыми транзистора-ми, ниже максимально допустимьгх. Это снижает вероятность вьгхода из строя

5О силовых транзисторов и всего устройства в целом, особенно при работе вентильного электродвигателя на низких частотах вращения, при реверсе и пуске. Применение предлагаемого

55 жен полярности выходного напряжения предварительного усилителя 1. В итоге результирующее входное напряжение промежуточного усилителя 4 уменьшается и снижается ток эмиттера сило-, вого транзистора 7 до величины, при которой мощность потерь силового транзистора 7 практически равна за,данному значению. !

Точность ограничения максимально допустимой мощности потерь силового

I òðàíçèñòopà 7 пропорциональна величине коэффициента усиления регулирующего усилителя ll, т.е. дифференциального усилителя на операционном ,:усилителе (по варианту3. Включение

:диода. в цепь отрицательной сбратной связи дифференциального усилителя на операционном усилителе (па вари1

j.анту) снижает ошибку регулирования, мощности потерь в силовом транзисто:,ре 7 из-за неидеальности вольт-ам1 перной характеристики реального дио,: да.

Повьппение точности ограничения максимально допустимой .мощности потерь силового транзистора 7 достигается также при применении блока 14 умножения с дифференциальными входами. В этом случае повышается точност измерения мощности потерь в силовом, транзисторе 7, так как на выводы второго входа поступает только напря жение между его коллектором и эмитте ром. В итоге увеличивается также точ ность работы всего устройства по ограничению максимально допустимой мощности потерь в силовом транзисто— ре 7.

1О

l5

2О

ЗО

4О коммутатора вентильного электродвигателя позволяет также избежать в некоторых случаях параллельного включения силовых транзисторов и тем самым увеличения массогабаритных показателей всего устройства °

Более высокая надежность функцио-. нирования предлагаемого коммутатора по сравнению с известным позволяет использовать его в вентильных электродвигателях следящих систем летательных аппаратов..и робототехнических устройств.

t формулаизобретения

Коммутатор вентильного электродвигателя, каждый из каналов которого содержит предварительный усилитель с дифференциальным входом для подключения чувствительного элемента аналогового датчика положения ротора, промежуточный усилитель с двумя входами и силовой транзистор, в цепь эмиттера которого включен . резистивный датчик тока, коллектор соединен с клеммой для подключения секций якорной обмотки электродвигателя, а база подключена к выходу промежуточного усилителя, первый вход которого соединен посредством резистора. с эмиттером силового транзистора, а второй вход подключен к выходу предварительного усилителя с дифференциальным входом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем исключения предельных по рассеиваемой мощности режимов работы, в каждый канал коммутатора дополнительно введены двухвходовый регулирующий усилитель, аналоговый блок умножения, а промежуточный усилитель снабжен третьим входом, при этом один вход регулирующего усилителя соединен с клеммой для подключения источника напряжения смеще" ния, другой вход регулирующего усилителя подключен к выходу аналогового блока умножения, один нз входов которого подключен к эмиттеру, а другой вход — к коллектору силового транзистора, а третий вход промежуточного усилителя подключен к выходу регулирующего усилителя.,