Вентильный электропривод

 

Использование: электротехника, Двигатели с электронной коммутацией. Сущность изобретения: одноканальный. импульсный датчик частоты вращения, источники питания , управляемый переключатель, формирователь импульсов, логические элементы И и ИЛИ-НЕ, коммутатор каналов, реверсивный счетчик, логический блок распределения импульсов с их связями обеспечивают рассогласование ротора двигателя и вектора поля в диапазоне 60-120 эл,град., чем. обеспечивается пусковой момент двигателя , близкий к максимально возможному.для данного типа двигателя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 К 29/06, Н 02 P 6/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0»

Iv)

Ic (21) 4643989/07 (22) 12.12.88 (46) 30.01.93. Бюл. N. 4 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро видеотехники (72) А.И.Горон, В.В.Косарев, Л.Б.Коц, Г.С,Крылов и В.В.Чулючкин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1245484, кл. Н 02 К 29/06, 1987, Авторское свидетельство СССР

N. 997219, кл. Н 02 P 6/02, 1983.

Заявка Японии ¹ 62-3674, кл. Н 02 Р

6/02, 1987.

Патент Великобритании и 1299533, кл. Н 02 К 29/00, 1972.

Авторское свидетельстBо СССР

N 1356171, кл. Н 02 P 6/02, 1987.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с электронной коммутацией.

Цель изобретения — повышение КПД двигателя путем увеличения пускового момента.

На фиг,1 приведена функциональная схема бесконтактного двигателя постоянного тока; на фиг.2.— временные диаграммы работы отдельных элементов схемы.

Намагниченный ротор 1 двигателя, имеющий в общем случае P пар полюсов, конструктивно связан с импульсным датчиком 2 частоты вращения двигателя. Статорные обмотки 3 двигателя подключены к соответствующим выходам электронного коммутатора 4, состоящего из ключей анодной и катодной групп. Входы кл1очей объединены в своих группах и образуют соответстенно первый и второй, связанные с общей точкой схемы, выводы электронного коммуSU «1791923 А1 (54) В Е НТИЛ Ь Н Ы Й ЭЛ Е КТРОП РИ ВОД (57) Использование: электротехника, двигатели с электронной коммутацией. Сущность изобретения: одноканальный импульсный датчик частоты вращения, источники питания, управляемый переключатель, формирователь импульсов, логические элементы И и

ИЛИ вЂ” НЕ, коммутатор каналов, реверсивный счетчик, логический блок распределения импульсов с их связями обеспечивают рассогласование ротора двигателя и вектора поля в диапазоне 60 — 120 эл.град„чем обеспечивается пусковой момент двигателя, близкий к максимально возможному для данного типа двигателя. 2 ил. татора. Первый вывод электронного коммутатора соединен с выходом управляемого переключателя 5. Входы управляемого переключателя 5 связаны соответственно с выходами первого 6 и второго 7 источников питания. Логический блок 8 распределения импульсов подключе11 выходами к соответству1ощим управляющим входам ключей электронного коммутатора 4, а входами — к соответствующим выходам реверсивного счетчика 9. Информационные входы счетчика 9 соеди11ены с выходами мультиплексора

10, входы которого связаны с соответствующими входами 11 и 12 началь11ой установки счетчика 9. Входы прямого и обратного счета счетчика 9 соединены с соответствующими выходами коммутатора 13 каналов, управляющий вход которого обьединен с упра".;ляющим входом мультиплексора 10 и псдключен к входу 14 направления вращения двигателя, Вход коммутатора 13 кана1791923

15 лов соединен с выходом элемента И 15, первый вход которого связан с выходом импульсного датчика 2 частоты вращения двигателя. Второй вход элемента И соединен с первым входом логического блока 8 распределения импульсов, входом 16 запуска двигателя и входом формирователя 17 импульсов. Выход формирователя 17 подключен к.управляющему входу переключателя 5, второму входу логического блока 8 распределения импульсов, входу приема кода счетчика 9 и, через элемент ИЛИ вЂ” НЕ

18, к третьему входу элемента И 15.

Бесконтактный двигатель постоянного тока работает следующим образом, В исходном состоянии, при отсутствии сигнала запуска двигателя на входе 16, т,е. при 0Э = О, нулевой потенциал, поступая на первый вход логического бЛока 8 распределения импульсов, вызываетпоявление нулевых сигналов на ее выходах; а; = Ь; = О. Для трехфазного двигателя, приведенного на фиг.1, i = 1,2,3. При нулевых значениях сигналов а и bi все ключи электронного коммутатора 4 закрыты и ток в обмотках двигателя равен нулю.

С приходом потенциального сигнала

0Э = 1 (фиг,2) формирователь 17 импульсов вырабатывает сигнал положительной полярности 0ф = 1 длительностью гф. Поступая на второй вход логического блока 8 распределения импульсов, сигнал 0ф = 1 вызывает установку ее выходных сигналов; а1= Ьг = 1, аг = аз = b < = Ьз = О..Одновременно сигнал 0ф = 1 через переключатель 5 подсоединяет к первому выводу электронного коммутатора 4 источник 6 напряжения.

При этом через обмотки А и В двигателя протекает ток

Ic = 01ИА+ Ra где 01 — напряжение на выходе источника 6;

RA, Re — активные сопротивления обмотокАи В.

Отметим, что 01 > 02, где U2 — напряжение на выходе источника 7, равное номинальному напряжению питания двигателя. Величина 01 выбирается из условия 01 /(йд+ Вн) < г

«<Рдоп, где PAon — допустимая мощность, рассеиваемая в обмотках двигателя, Под действием тока ic ротор двигателя устанавливается в начальное положение, соответствующее включенным обмоткам А" В .

Здесь индексы "+" и "-" обознача1от направление протекания тока в обмотке, Время тф выбирается таким,,чтобы ротор двигателя успел переместиться из произвольного исходного положения (при нулевых токах в обмотках) в начальное, соответствующее току lp в обмотках А и В статера, Одновремен25

55 но сигнал 0ф = 1 поступает на вход приема кода счетчика 9. При этом в счетчике 9 по информационным входам записывается код

2N/pm {или И/р — 2N/pm), соответствующий прямому (или обратному) направлению вращения двигателя. Здесь N — число импульсов, вырабатываемых датчиком 2 на один оборот ротора; m — число коммутации вектора поля, создаваемого статорными обмотками, за один оборот поля (т.е. за 360 эл,градусов). Для приведенной схемы m = 6.

Следовательно, величина 2N/pm определяетчисло импульсов, вырабатываемыхдатчиKQM 2 при повороте ротора двигателя на угол

2х360/pm или при повороте вектора поля на угол 2 360/m, Направление вращения двигателя определяется сигналом Vz на входе

14.схемы. Пусть Uz = 1 и в счетчик записывается число 2 N/p m.

По окончании действия сигнала Оф — = 1, т,е..при 0ф = О, а также при наличии сигнала

V> = 1, логический блок 8 распределения импульсов управляется по сигналам с выходов счетчика 10. В момент установки сигнала 0ф = О схема 8 дешифрирует код 2N/pm, поступающий на ее входы с выходов счетчика 9, в состояние выходных сигналов а1 =

= аз = b1 = Ьг = О, аг = Ьз = i. При этом включаются обмотки В и С статоров (В+С. jul вектор электромагнитного поля смещается относительно своего начального состояния (соответствующего включению обмотки

АЛВ.J на 120 эл. градусов. Кроме того, сигнал

U; = О, поступая на вход управляемого nepBKJlIo÷àòåëë 5, коммутирует к первому выводу электронного коммутатора 4 номинальное значение неапряжения питания двигателя — 0г с выхода источника 7.

Ротор двигателя начинает поворачиваться за полем и при этом с выхода датчика 2 импул ьсн ые сигнал ы 0д поступают на вход прямого счета счетчика 9 через элемент "И"

15 и коммутатор 13. На выходах счетчика 9 происходит изменение информации от кода

2И/pm до кода ÇN/pm, Это соответствует повороту ротора двигателя íà 360/pm механических, или 360/m электр. градусов. Во всем диапазоне кодов 2N/pm + 1, 2N/pm +

2, ..., 2N/pm + N/ðm — 1, схема 8 не изменяет своего выходного состояния. Только тогда, когда G счетчике 9 окажется записанным код

3N/pm, соответствующий повороту ротора на 360/m эл.градусов, на выходах схемы

9 установится новая комбинация сигналов: а = Ьз = 1, аг = аз = bi = Ьг = О, обеспечивающая рассогласование ротора двигателя и вектора поля равным 120 эл,градусов. Следующая коммутация обмоток двигателя происходит при числе 4Л)/pm, записанном в счетчике 9, аналогично выше рассматренно1791923 му. Учитывая, что счетчик 9 имеет емкость, равную N/р, схема будет обеспечивать рассогласование поля статора и ротора в пределах 60-120 эл.градусов (при m = 6), Отметим, что логический блок 8 может 5 быть выполнен на базе микросхем постоянной памяти (к примеру, К556 РТ5, К573 РФ5 и т,д,), B этом случае все входные сигналы схемы 8 (первый и второй ее входы, входы, подключенные к выходам счетчика 9) могут 10 быть заведены на адресные входы микросхемы постоянной памяти, и требуемая логика работы схемы 8 обеспечивается соответствующим программированием микросхемы памяти, 15

Таким образом, бесконтактный двигатель постоянного тока обеспечивает угол рассогласования поля статора и ротора в диапазоне 60-120 эл.град. по сигналам одного импульсного датчика частоты враще- 20 ния двигателя. Это позволяет обеспечить пусковой момент двигателя, близкий к максимально возможному для данного типа двигателей, и таким образом повысить КПД двигателя. 25

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель, с m-фазной статорной обмоткой и импульсным датчиком 30 частоты вращения, установленным на роторе синхронного двигателя, управляемый электронный коммутатор, выходы которого соединены с фазными выводами статорной обмотки, один из входных зажимов — с 35 общей шиной, а управляющий многоканальный вход — с многоканальным выходом логического блока распределения импульсов, цифровой вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, 40 снабженного входом сброса и входами прямого и обратного счета, подключенными к соответствующим выходам коммутатора каналов с двумя входами, один из которых предназначен для подачи сигнала о направлении вращения, мультиплексор с тремя входами, первый источник питания, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

КПД путем увеличения пускового момента, импульсный датчик частоты вращения выполнен одноканальным, логический блок распределения импульсов снабжен двумя дополнительными входами, а реверсивный счетчик — входом приема кода, введены второй источник питания, управляемый переключатель с двумя силовыми входами, соединенными с выходами источников питания, и выходом, подключенным к второму входному зажиму электронного коммутатора, логическая схема И с тремя входами, первый из которых соединен с выходом импульсного датчика частоты вращения, формирователь импульсов, вход которого объединен с вторым входом логической схема И и первым дополнительным входом логического блока распределения импульсов и служитдля подачи сигнала запуска, а выход формирователя импульсов подключен к управляющему входу управляемого переключателя, к второму дополнительному входу логического блока распределения импульсов и входу приема кода реверсивного счетчика, логическая схема ИЛИ вЂ” НЕ, вход которой соединен с выходом формирователя импульсов, а выход — с третьим входом логической схемы И, выход которой подключен к второму входу коммутатора каналов, входы мультиплексора служат для задания сигнала о направлении вращения и начальной установки реверсивного счетчика, а выход подключен к входу сброса реверсивного счетчика.

1791923

Ф08 1 и и.

Составитель Н. Кольцова

Техред М.Моргентал Корректор М. Петрова

Редактор

Заказ 157 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101