ЭЛЕКТРОПРИВОД ОДНОКЛЮЧЕВОЙ МНОГОФАЗНЫЙ Российский патент 2019 года по МПК H02K29/00 H02P25/86 

Изобретение относится к электромеханике, а именно к электроприводу с многофазным вентильно-индукторным двигателем (ВИД) и предназначено для приведения в движение машин и механизмов.

Известны электроприводы с ВИД, близкие к заявляемому электроприводу по признаку наличия в силовой схеме одного полупроводникового ключа (ПК) на фазу [Miller Т. Switched Reluctance Motors and Their Control. Magna Physics Publishing and Oxford University Press. Oxford. 1993, c. 88, рис. 6.4 (b)], основной недостаток которого заключается в том, что при выключении ПК электромагнитная энергия, накопленная в обмотке статора ВИД, не рекуперируется в сеть, а гасится на резисторе, и [Патент РФ №2119227. Электропривод одноключевой / А.Д. Петрушин, В.Ю. Дейниченко / Б.И. 1998. №26], основным недостатком которого является неравные условия питания частей обмотки ВИД.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому электроприводу (прототипом) является электропривод одноключевой, содержащий два источника напряжения, два конденсатора, три диода, ПК и ВИД со статорной обмоткой, разделенной на две части [Патент РФ №2459341 Электропривод одноключевой / А.Д. Петрушин, P.M. Девликамов, В.Ю. Смачный. - №2011119730/07; заявл. 16.05.2011; опубл. 20.08.2012 бюл. №23]. Однако, данная схема применима только для однофазных ВИД и неработоспособна для многофазных ВИД, что поясняется рис. 1 приложения №1. При подключении нескольких фаз к источникам и открытии одного ПК питание получают все фазы, следовательно, ВИД будет неработоспособным, так как требуется фазы включать в разное время.

Изобретением решается задача обеспечения работоспособности одноключевого электропривода для многофазных ВИД.

Это достигается тем, что в схему электропривода одноключевого, содержащего два конденсатора, три диода, полупроводниковый ключ (ПК) и вентильно-индукторный двигатель (ВИД) со статорной обмоткой, разделенной на две части, два источника постоянного напряжения, при этом плюс первого источника соединен с плюсом первого конденсатора, с анодом диода, катод которого подключен к началу части первой обмотки, с катодом диода; минус второго источника соединен с минусом второго конденсатора, с концом части второй обмотки, с анодом диода; согласно изобретению, в схему для каждой из n фаз дополнительно введены по 2 диода, подключенных следующим образом: катод первого диода подключен к минусу первого источника, анод подключен к первому выводу ПК, к минусу первого конденсатора, к аноду диода, катод которого подключен началу части второй обмотки; анод второго диода подключен к плюсу второго источника, катод подключен ко второму выводу ПК, плюсу второго конденсатора и концу части первой обмотки, причем количество фаз, подключенных таким образом, к источникам не ограничивается и равно 1, 2, …, n.

Изобретение поясняется графически. На фиг. 1 приведена силовая схема электропривода одноключевого многофазного. Схема электропривода одноключевого многофазного состоит из двух источников напряжения 1 и 2, ПК 3, 13, n, конденсаторов 6, 7, 16, 17, n+3, n+4, диодов 4, 5, 8, 9, 12, 14, 15, 18, 19, 22, n+1, n+2, n+5, n+6, n+9, обмоток статора, каждая из которых, разделена на две части 10, 11, 20, 21, n+1, n+8.

Плюс источника 1 подключен к плюсам конденсаторов 7, 17, n+4, к катодам диодов 12, 22, n+9, к анодам диодов 9, 19, n+6; катод диода 9 соединен с началом части первой обмотки ВИД 11; катод диода 19 соединен с началом части первой обмотки ВИД 21; катод диода n+6 соединен с началом части первой обмотки ВИД n+8; минус источника 1 подключен к катодам диодов 5, 15, n+2; анод диода 5 соединен с первым выводом ПК 3, с минусом конденсатора 7, с анодом диода 8; анод диода 15 соединен с первым выводом ПК 13, с минусом конденсатора 17, с анодом диода 18; анод диода n+2 соединен с первым выводом ПК n с минусом конденсатора n+4, с анодом диода n+5; катод диода 8 подключен к началу части второй обмотки ВИД 10; катод диода 18 подключен к началу части второй обмотки ВИД 20; катод диода n+5 подключен к началу части второй обмотки ВИД n+7; плюс источника 2 подключен к анодам диодов 4, 14, n+1; катод диода 4 соединен со вторым выводом ПК 3, с плюсом конденсатора 6, с концом части первой обмотки ВИД 11; катод диода 14 соединен со вторым выводом ПК 13, с плюсом конденсатора 16, с концом части первой обмотки ВИД 21; катод диода n+1 соединен со вторым выводом ПК n, с плюсом конденсатора n+3, с концом части первой обмотки ВИД n+8; минус источника 2 подключен к минусам конденсаторов 6, 16, n+3, к концам второй части обмотки ВИД 10, 20, n+1, к анодам диодов 12, 22, n+9;

Электропривод одноключевой многофазный работает следующим образом. В исходном состоянии, когда ПК 3, 13, n разомкнуты, ток во всех частях обмоток статора ВИД отсутствует, а все конденсаторы заряжены полярностью, показанной на фиг. 1. При замыкании ПК n (работает n-ая фаза) через части обмотки статора n+7 и n+8 протекает ток по двум цепям. Первая цепь: источник 1 - диод n+6 - часть первая обмотки статора n+8 - ПК n - диод n+2 - источник 1; конденсатор n+4 выполняет функцию фильтра, то есть частично компенсирует падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника 1. Вторая цепь: источник 2 - диод n+1 - ПК n - диод n+5 - часть вторая обмотки статора n+7 - источник 2; конденсатор n+3 выполняет функцию фильтра, то есть частично компенсирует падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника 2. При этом в ВИД происходит преобразование электромагнитной энергии в механическую. При размыкании ПК n энергия, накопленная в индуктивностях частей обмотки статора n+7 и n+8, заряжает конденсаторы n+3 и n+4 по следующим цепям: часть первая обмотки статора n+8 - конденсатор n+3 - диод n+9 - диод n+6 - часть первая обмотки статора n+8; часть вторая обмотки статора n+7 - диод n+9 - конденсатор n+4 - диод n+5 - часть вторая обмотки статора n+1. Далее цикл повторяется. Остальные фазы работают аналогично.

В заявленном электроприводе одноключевом многофазном, с помощью диодов 4, 5, 14, 15, n+1, n+2, отделяются контуры токов различных фаз друг от друга, что обеспечивает работоспособность многофазного ВИД, а именно дает возможность включать фазы ВИД независимо друг от друга в различное время.

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Схема электропривода одноключевого (Патент РФ №2459341 Электропривод одноключевой / А.Д. Петрушин, P.M. Девликамов, В.Ю. Смачный. - №2011119730/07; заявл. 16.05.2011; опубл. 20.08.2012 бюл. №23) применима только для однофазных ВИД и неработоспособна для многофазных ВИД. Приведенная на рис. 1 схема получена из схемы электропривода одноключевого по пункту 2 формулы изобретения путем добавления нескольких фаз. При подключении нескольких фаз к источникам и открытии одного ПК питание получают все фазы, например при открытии ПК n по следующим цепям: источник 1 - диод n+4 - полуобмотка n+6 - ПК n -источник 1, источник 2 - ПК n - диод n+3 - полуобмотка n+5 - источник 2, источник 1 - диод n+4 - полуобмотка n+6 - ПК n - диод 14 - полуобмотка 16 - источник 2, источник 1 - диод 15 - полуобмотка 17 - ПК n - диод n+3 - полуобмотка n+5 - источник 2, источник 1 - диод n+4 - полуобмотка n+6 - ПК n - диод 6 - полуобмотка 8 - источник 2, источник 1 - диод 7 - полуобмотка 9 - ПК n - диод n+3 - полуобмотка n+5 - источник 2, следовательно, ВИД будет неработоспособным, так как требуется фазы включать в разное время.

Изобретение относится к области электромеханики, а именно к электроприводу с многофазным вентильно-индукторным двигателем (ВИД), и предназначено для приведения в движение машин и механизмов. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей одноключевого электропривода для многофазных вентильно-индукторных приводов. Указанный технический результат достигается посредством того, что электропривод одноключевой многофазный, содержащий два конденсатора, три диода, ПК и ВИД со статорной обмоткой, разделенной на две части, два источника постоянного напряжения, при этом плюс первого источника соединен с плюсом первого конденсатора, с анодом диода, катод которого подключен к началу части первой обмотки, с катодом диода; минус второго источника соединен с минусом второго конденсатора, с концом части второй обмотки, с анодом диода; что в схему для каждой из n фаз добавляется по 2 диода, подключенных следующим образом: катод первого диода подключен к минусу первого источника, анод подключен к первому выводу ПК, к минусу первого конденсатора, к аноду диода, катод которого подключен к началу части второй обмотки; анод второго диода подключен к плюсу второго источника, катод подключен ко второму выводу ПК, плюсу второго конденсатора и концу части первой обмотки, причем количество фаз, подключенных таким образом к источникам, не ограничивается и равно 1, 2, … , n. В заявленном электроприводе контуры токов различных фаз отделяются друг от друга, что обеспечивает работоспособность многофазного ВИД, а именно дает возможность включать фазы в разное время. 1 ил.

Электропривод одноключевой многофазный, содержащий два конденсатора, три диода, полупроводниковый ключ (ПК) и вентильно-индукторный двигатель (ВИД) со статорной обмоткой, разделенной на две части, два источника постоянного напряжения, при этом плюс первого источника соединен с плюсом первого конденсатора, с анодом диода, катод которого подключен к началу части первой обмотки, с катодом диода; минус второго источника соединен с минусом второго конденсатора, с концом части второй обмотки, с анодом диода; отличающийся тем, что в схему для каждой из n фаз дополнительно введены по 2 диода, подключенных следующим образом: катод первого диода подключен к минусу первого источника, анод подключен к первому выводу ПК, к минусу первого конденсатора, к аноду диода, катод которого подключен к началу части второй обмотки; анод второго диода подключен к плюсу второго источника, катод подключен ко второму выводу ПК, плюсу второго конденсатора и концу части первой обмотки, причем количество фаз, подключенных таким образом к источникам, не ограничивается и равно 1, 2, …, n.