Электропривод одноключевой

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для приведения в движение машин и механизмов в случаях, когда определяющим фактором является надежность электропривода. Технический результат заключается в повышении надежности электропривода путем устранения асимметрии по питанию частей статорной обмотки вентильно-индукторного двигателя. В электроприводе одноключевом источник постоянного напряжения состоит из двух независимых источников (1) и (2) напряжения, при этом плюс источника (1) соединен с плюсом конденсатора (3), с началом части (4) обмотки и катодом диода (5). Минус источника (1) соединен с первым выводом полупроводникового ключа (6), с минусом конденсатора (3) и с началом части (7) обмотки. Плюс источника (2) соединен со вторым выводом полупроводникового ключа (6), с плюсом конденсатора (8) и концом части (4) обмотки. Минус источника (2) соединен с минусом конденсатора (8), концом части (7) обмотки и с анодом диода (5). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электромеханике, а именно к электроприводу одноключевому с вентильно-индукторным двигателем (ВИД), и предназначено для приведения в движение машин и механизмов в случаях, когда определяющим фактором является надежность электропривода.

Известен электропривод с ВИД, близкий к заявляемому электроприводу по признаку наличия в силовой схеме одного полупроводникового ключа (ПК) [Miller Т. Switched Reluctance Motors and Their Control. Magna Physics Publishing and Oxford University Press. Oxford. 1993, с.88, рис.6.4(b)]. Основной недостаток данного электропривода заключается в том, что при выключении ПК электромагнитная энергия, накопленная в обмотке статора ВИД, не рекуперируется в сеть, а гасится на резисторе демпферной цепи, шунтирующей эту обмотку, что снижает энергетическую эффективность электропривода.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому электроприводу (прототипом) является электропривод одноключевой, содержащий источник постоянного напряжения, два конденсатора, диод, ПК и ВИД со статорной обмоткой, разделенной на две части [Патент РФ №2119227. Электропривод одноключевой / А.Д.Петрушин, В.Ю.Дейниченко / БИ 1998. №26]. Однако части обмотки ВИД этого электропривода находятся в неравных условиях по питанию: если энергия, поступающая в одну часть, дозируется ПК, то в другую ее часть поступает только энергия, накопленная в конденсаторе, соединяющем эти части, т.е. зависит от емкости этого конденсатора, частоты коммутации и пр., что снижает надежность работы электропривода.

Изобретением решается задача повышения надежности электропривода путем устранения асимметрии по питанию частей обмотки статора ВИД.

Это достигается тем, что в электроприводе одноключевом, содержащем источник постоянного напряжения, два конденсатора, диод, ПК и ВИД со статорной обмоткой, разделенной на две части, согласно изобретению источник постоянного напряжения состоит из двух независимых источников напряжения, при этом плюс первого источника соединен с плюсом первого конденсатора, началом части первой обмотки и катодом диода; минус первого источника соединен с первым выводом ПК, с минусом первого конденсатора и с началом части второй обмотки; плюс второго источника соединен со вторым выводом ПК, с плюсом второго конденсатора и концом части первой обмотки; минус второго источника соединен с минусом конденсатора второго, концом части второй обмотки и с анодом диода, причем параметры первого и второго источников удовлетворяют следующему условию:

где U₁ и U₂ - напряжение первого и второго источников.

Изобретение поясняется графически. На фиг.1 приведена силовая схема электропривода одноключевого, на фиг.2 приведена силовая схема электропривода одноключевого с диодными «пробками».

Силовая схема электропривода одноключевого состоит из двух независимых источников напряжения 1 и 2, при этом плюс источника 1 соединен с плюсом конденсатора 3, с началом части 4 статорной обмотки ВИД и катодом диода 5; минус источника 1 соединен с первым выводом ПК 6, с минусом конденсатора 3 и с началом части 7 обмотки; плюс источника 2 соединен со вторым выводом ПК 6, с плюсом конденсатора 8 и концом части 4 обмотки; минус источника 2 соединен с минусом конденсатора 8, концом части 7 обмотки и с анодом диода 5.

Электропривод одноключевой работает следующим образом. В исходном состоянии, когда ПК 6 разомкнут и выполняется условие равенства напряжений U₁ и U₂ (1), ток в частях 4 и 7 обмотки статора ВИД отсутствует, а конденсаторы 3 и 8 заряжены полярностью, показанной на фиг.1. При замыкании ПК 6 через части 4 и 7 обмотки протекает ток по следующим цепям: источник 1 - часть 4 статорной обмотки - ПК 6 - источник 1; конденсатор 3 - часть 4 обмотки - ПК 6 - конденсатор 3; источник 2 - ПК 6 - часть 7 обмотки - источник 2; конденсатор 8 - ПК 6 - часть 7 обмотки - конденсатор 8. При этом в ВИД происходит преобразование электромагнитной энергии в механическую.

При размыкании ПК 6 энергия, накопленная в индуктивностях частей 4 и 7 обмотки, заряжает конденсаторы 3 и 8 по следующим цепям: часть 4 обмотки - конденсатор 8 - диод 5 - часть 4 обмотки; часть 7 обмотки - диод 5 - конденсатор 3 - часть 7 обмотки. Далее цикл повторяется.

По сравнению с прототипом заявляемый электропривод более надежен в работе, так как асимметрия по питанию частей статорной обмотки ВИД отсутствует.

Для обеспечения надежной работы заявляемого электропривода, когда условие равенства напряжений U₁ и U₂ (1) не выполняется, используются диодные «пробки» 9 и 10 (фиг.2), которые присоединяются последовательно к частям статорной обмотки и обеспечивают отсутствие в них тока в исходном состоянии электропривода.

1. Электропривод одноключевой, содержащий источник постоянного напряжения, два конденсатора, диод, полупроводниковый ключ (ПК) и вентильно-индукторный двигатель со статорной обмоткой, разделенной на две части, отличающийся тем, что источник постоянного напряжения состоит из двух независимых источников напряжения, при этом плюс первого источника соединен с плюсом первого конденсатора, началом части первой обмотки и катодом диода; минус первого источника соединен с первым выводом ПК, с минусом первого конденсатора и с началом части второй обмотки; плюс второго источника соединен со вторым выводом ПК, с плюсом второго конденсатора и концом части первой обмотки; минус второго источника соединен с минусом конденсатора второго, концом части второй обмотки и с анодом диода, причем параметры первого и второго источников удовлетворяют следующему условию

где U₁ и U₂ - напряжение первого и второго источников.

2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что условие (1) не выполняется и последовательно к частям обмотки статора присоединены диодные «пробки».