Вентильный электродвигатель

 

О П И С А Н И Е (1n4eiOS

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (я) дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 04 03 76 (21 ) 23 287 50/24-07 (51 ) М. Кл. с присоединением заявки № (23) Приоритет

Н 02 К 29/00

Государотееиие(й каптет

СССР по делам изобретений

И PTKPblTNH

Опубликовано 25.02.79.Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 27.02.79 (53) УДК 621.313. .13.01 4.2:621. .382 (088.8) (72) Автор изобретения

1-.

И. Я. Бернштейн и Б. И. Хорт (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫ Й,ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электрических машин с вентильной коммутацией и может быть использовано при разработке электроприводов.

Известны вентильные электродвигатели, содержащие устройства пуска, работающие с неизменным числом включенных вентилей выпрямителя. Коммутация тока в фазах двигателя обеспечивается путем образования разрывов в токе питания инвертора (1), (2).

Необходимые разрывы в токе питания 1о образуются путем шунтирования сглаживающего дросселя с помощью ключевого устройства, например, тиристора или симистора, и последующего перевода выпрямителя в инверторный режим. Это вызывает спадание тока, протекающего через открытые вентили

15 выпрямителя и инвертора, к нулю и запирание вентилей, после чего вентили инвертора вновь отпираются в соответствии с порядком их включения, сглаживающий дроссель расшунтируется, а выпрямитель вновь перево- щ дится в выпрямительный режим.

Недостатком рассмотренного устройства пуска вентильного двигателя является наличие силового ключа для шунтирования дросселя, увеличивающего установленную мощность оборудования, относительная сложность системы управления выпрямителей ввиду необходимости обеспечения фазового сдвига импульсов управления вентилями выпрямителя в диапазоне 0 — 180 эл.град, наличия канала управления силовым ключом.

Известен вентильный двигатель (3) „регулируемый за счет большего или меньшего числа запираний вентилей выпрямителя, тиристоры которого объединены в п групп, а последовательно соединенные тиристоры образуют m ветвей, в рабочие полупериоды при сохранении прохождения тока через вентиль при отпирании последнего на весь полупериод.

При пуске в указанном случае в цепи питания вентильного двигателя имеют место большие броски тока при переходе с одной ступени на другую, что практически исключает возможность коммутации тиристоров инвертора и делает пуск невозможным.

Цель изобретения — упрощение силовой схемы и схемы управления за счет такого ее построения, что появляется возможность

649105

35 поочередного ввода в действие вентилей плеч выпрямителя.

Это достигается тем, что в тракт формирования отпирающих импульсов вентилей плеч выпрямителя с заданной фазой, кроме двух плеч при мостовой схеме и одного — 5 при нулевой схеме, между выходами фазосдвигающих устройств и входами формирователей включены ключи, управляющие входы которых соединены с выходами распределителя команд.

На фиг. 1 изображена блок-схема вентильного двигателя; на фиг. 2 — графики токов и напряжений в элементах вентильного преобразователя.

Двигатель (фиг. 1) содержит синхронную машину 1, датчик положения 2, вентильный преобразователь со звеном постоянного тока 3, состоящий из выпрямителя 4, инвертора 5 и систему управления выпрямителем 6 и инвертором 7. В цепи постоянного тока преобразователя включен сглаживаюший дроссель 8.

Выпрямитель собран на тиристорах 9 — 14, инвертор — на тиристорах 15 — 20.

Тиристоры 9, 11, 13 и 10, 12, 14 образуют две группы, а тиристоры 9, 10, 11, 12, 13, 14 образуют три ветви.

В каналы управления вйпрямителем между фазосдвигающими устройствами 21 и формирователями отпираюших импульсов 22 включены ключи 23 — 26, например, логические схемы И, управляюшие цепи которых соединены с выходом распределителя команд ЗО

27.

Двигатель работает следующим образом.

В момент включения (фиг. 1) ротор двигателя, создавая магнитный поток Фо, находится в одном из положений. Сигналами датчика положения 2 открываются два вентиля, например, 15 и 20 инвертора 5. Др ) гие вентили инвертора закрыты. Для создания тока в цепи и соответственно намагничивающей силы статора вводится в действие минимальное число (для мостовой схемы — 2, 4р для нулевых схем — !) плеч выпрямителя, путем подачи на вентили отпирающих импульсов с заданной фазой. С помощью сигнала управления фаза импульсов задается в пределах от 0 до 90 эл.град. и определяется величиной скорости, при которой заканчивается разгон двигателя.

Образованный протекающим током магнитный поток статора взаимодействует с магнитным потоком ротора, в результате чего ротор двигателя начинает поворачиваться и вместе с ним поворачивается ротор датчика положения. Ток и напряжение на выходе выпрямителя имеют прерывистую форму (фиг. 2). На фиг. 2, а приведены ток и напряжение для случая, когда в работе остаются два из шести плеч выпрямителя (мос- 55 товая схема). Перерывы тока питания двигателя имеют достаточно большую длительность по отношению к периоду питающего напряжения сети, так как напряжение спадает к нулю по синусоидальному закону, а фазовый сдвиг тока в этом случае определяется соотношением индуктивного и активного сопротивлений цепи питания. Поэтому переключение вентилей инвертора пои малых частотах вращения двигателя (ЭДС двигателя мала) может происходить без срыва.

По сигналу датчика положения снимается импульс управления с вентиля 15 и этот вентиль закрывается. Одновременно по сигналу датчика положения включается вентиль 17 и ток протекает по уже другим секциям, создавая намагничивающую силу статора. Взаимодействуя с потоком возбуждения, поток статора вызывает дальнейший поворот ротора и т.д. таким образом, происходит пуск двигателя из неподвижного состояния.

По мере разгона двигателя и достижения контролируемым параметром, например, током фаз двигателя, установившегося значения, что указывает на грекращение разгона на данной ступени переключения, вводится в действие еще одно плечо выпрямителя путем подачи на вентили отпирающих импульсов с фазой, определяемой сигналом V a .

Указанные операции проводятся до полного ввода выпрямителя (всех его плеч) .

На фиг. 2, б приведены ток и напряжение для случая, когда в работе участвуют четыре из шести плеч выпрямителя. Поочередный ввод в действие плеч выпрямителя производится с помощью распределителя команд 27 вручную или автоматически, например, по сигналам цепей обратной связи. Наличие сигнала на входе ячейки И, поступающего с выхода распределителя команд, например, переключателя на несколько положений в случае ручного ввода, разрешает прохождение сигнала с выхода фазосдвигающих устройств 21 к формирователям отпирающих импульсов 22 системы управления вентилями выпрямителя 6. Логические ячейки И

23 — 26 в виде управляемых ключей могут быть выполнены на различных полупроводниковых приборах, например, транзисторах, интегральных схемах и т.д.

В процессе разгона возрастает противоЭДС машины, которая улучшает условия переключения тока в фазах машины. По окончании пуска коммутация тока в фазах осуществляется только за счет противо-ЭДС машины. В конце разгона работают все плечи выпрямительной схемы, фаза управляющих импульсов определяет величину выпрямленного напряжения и соответственно частоту вращения двигателя.

Таким образом, включение в тракт формирования отпирающих импульсов вентилей плеч выпрямителя с заданной фазой, кроме двух плеч при мостовой схеме и одного— при нулевой схеме, между выходами фазосдвигающих устройств и входами формиро649105

Формула изобретения!

Риа. г

ЦНИИПИ Заказ 574/52 Тнраж856 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вателей логических ячеек И, управляющие входы которых соединены с выходами распределителя команд, обеспечивает пуск вентильного двигателя путем поочередного ввода в действие вентилей плеч выпрямителя.

При этом упрощается силовая схема (исключается шунтирующее ключевое устройство для сглаживающего дросселя), упрощается также схема управления (за счет исключения схемы управления шунтирующим тиристором и упрощения схемы управления выпрямителем) .

Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, датчик положения ротора и вентильный преобразователь, состоящий из инвертора, управляющие цепи ключей которого соединены с датчиком положения ротора, а выход — с обмоткой якоря синхронной машины, дросселя в цепи выпрямленного тока и выпрямителя, тиристоры которого объединены в m ветвей и и групп, а канал управления каждым тиристором содержит фазосдвигающее устройство и формирователи отпирающих импульсов, отличаюи(ийся тем, что, с целью упрощения силовой схемы и схемы управления, между фазосдвигающими устройствами и формирователями n(m — 1) каналов управления тиристорами разных ветвей установлены ключи, управляющие цепи которых соединены с выходом распределителя команд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Golz Giinter, Grumbrecht Peter. Umrichtergespeiste SYnchronmaschinen «Techn.

Mitt. AEG — Telefunken», 1973, 63, № 4, 141—

148.

2. Noriaki Sato, Semenov ЧХ. Adjustab1е speed drive with à Brushless DC Motor.

«IEEE Trans Ind. and Gen. Appl. 1971, 7, 20 № 4, 539 — 543.

Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вращающимся электрическим машинам и может быть использовано в вентильных электродвигателях с постоянными магнитами на роторе

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 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, а именно к формированию обмотки многорядовой катушки каркасного или бескаркасного типа, преимущественно для статоров вентильных двигателей

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным электрическим машинам, и может быть использовано в качестве электродвигателя для приведения в движение технологических рабочих машин и транспортных установок, работающих с изменяющимися значениями нагрузок и скоростей движения, а также в качестве генератора, работающего в окружающих средах с высокой влажностью, запыленностью, с содержанием химически агрессивных веществ

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
Наверх