Трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисного двигателя Советский патент 1984 года по МПК H02P7/36 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при построении источников электропитания гистерезисных электродвигателей. Известен трехфазный преобраэователь напряжения для питания гистерезисного двигателя, содержащий выходной усилитель, вьшолненный в виде мостового инвертора напряжения управляющие входы которого соединены с распределителем импульсов, синхронизованЕ:ым задающим генератором, импульсный источник постоянног тока с блоком управления, подсоединенный через управляемый ключ параллельно двум выходам инвертора, и разъединительный ключ, а также логические элементы НЕ и И, причем разъединительный ключ включен последовательно в цепь питания инвертора, по крайней мере один логический элемент И включен между одним выходом распределителя и управляющим входом плеча инвертора, соответствующий выход которого, соединен с одним из полюсов импульсного исто ника постоянного тока, а выхсэд блока управления импульсного источника соединен через логический элемент НЕ с другим входом логического элемента И 13 . Недостатком такого преобразовате ля является наличие подвешенного т.е. не имеющего общего вывода на общую массу, импульсного источник постоянного тока, что существенно затрудняет управление электронными к;лючами этого источника. На1 более близким техническим решением к изобретению является преоб хразователь напряженияДЛЯ питания гистерезисного двигателя, содержащий мостовой инвертор, в первой фазе которого последовательно с первым силовым транзистором включен дополнительно диод, а последователь но с возвратным диодом этого же транзистора включен транзистор, , электронный переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, накопительный конденсатор, у которого пер вая обкладка подключена к выходу первой фазы мостового инвертора, а вторая - к выходу зарядной цепочк составленной из последовательно сое диненных диода и резистора, и к пер вому силовому электроду электронного перекл рчателя, блок управления инвертором, выходы котороа о связаны с управляющими электродами транзисторов инвертора и с входом схемы дозирования параметров импульса пер возбуядения L21. Недостатком этого преобразовател является также сложность управления одним из электррнных- переключателей, что усложняет схему преобразователи и снижает ее надежность и технологичность. Цель изобретения - повьшение надежности и технологичности схемы преобразователя напряжения для питания гистерезисного двигателя путем устранения высокопотенциальных перепадов межлу выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения и управляющим входом электронного переключателя. Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисного двигателя, содержащий мостовой инвертор/ в первой фазе которого последовательно с первым силовым транзистором включен дополнительный диод, а последовательно с возвратным диодом этого же транзистора включен вспомогательный транзистор, электронный переключатель, управляющий .вход которого соединен с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, накопительный конденсатор, у которого первая обкладка подключена к выходу первой фазы мостового инвертора, а вторая к выходу зарядной цепочки, составленной из последовательно соединенных диода и резистора, и кпервому силовому электроду электронногр переключателя, блок управления инвертором, выходы которогосвязаны с управляющими электродами транзисторов инвертора и с входом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, введены.два логических элемента И и логический элемент НЕ, при этом вход зарядной цепочки соединен с вторым фазным выходом мостового инвертора, второй силовой электрод электронного переключателя соединен с общей шиной питания мостового инвертора, а управляющие входь. второго транзистора в первой фазе мостового инверторами противоположного ему транзистора во второй фазе этого инвертора соединены с соответствующими выходами блока управления через первый и второй логические элементы И, причем первые входы их соединены с соответствующими выходами блока управления, а. вторые через логический элемент НЕ - с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения. Во второй фазе мостового инвертора последовательно-с транзистором, .противоположным транзистору с последовательно включенным диодом первой фазы, включен второй дополнительный диод, непосредственно соединенный с выводом фазного выхода мостового инвертора, общая же точка силового транзистора и дополнительного диода соединена с входом зарядной ц почки. На фиг. 1 приведена схема трехфа ного преобразователя напряжения для пита;ния гистерезисного двигателя, на фиг. 2 - выполнение блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы. Трехфазный преобразователь напря жения для питания гистерезисного двигателя содержит мостовой инвертор 1, вьтолненный на попарно после довательно включенных силовых транзисторах 2иЗ, 4и5, 6и7с возвратными диодами 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13 между полюсами источника постоянного тока, средние точки каждой пары которых являются выходн ми выводами 14, 15 и 16 соответстве но первой, второй и третьей фаз. Последовательно с силовым транзи тором 3 первой фазы моста включен дополнительный диод 17, а последова тельно возвратному диоду 9 того же транзистора. 3 включен вспомогательный транзистор 18. Вход зарядно цепочки 19 соединен с выходным выводом 15 второй фазы. Накопительный конденсатор 20 первой обкладкой подключен к выходному выводу 14 пер вой фазы мостового инвертора 1, а второй - к выходу зарядной цепочки 19. Общая точка соединения накоп тельного конденсатора 20 и выхода зарядной цепочки 19 через электронный переключатель 21 соединена с общей шиной питания мостового инвертора 1. Управляющие входы силовых 2-7 и вспомогательного 18 транзисторов мостового инвертора 1 связ ны с соответствующими выходами блока управления 22, причем для транзисторов 2 и 5 эта связь осуществля ется через логические элементы Н 23 и 24, вторые входы которых логический элемент НЕ 25 соединен с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения 26, с которым также соединен управляющий вход электронного переключателя 21. Схема управления вспомогательным транзистором 18 включает в себя два базовых резистора, один из которых 27 установлен между базой и эмиттером транзистора 18, а друго базовый резистор 28 соединяет базу .того же транзистора 18 с полюсом вспомогательного источника питания через транзистор 29. Управляющий же вход транзистора 29 связан с тем же выходом блока управления 22,.что и управляющий вход транзистора 4 во второй фазе инвертора 1. Второй дополнительный диод 30 может быть включен во вторую фазу инвертора последовательно с транзистором 4. Двигатель 31 подключен к выходным выводам 14, 15 и 16 инвертора. Схема блока управления 22 . 2} состоит из последовательно включенных генератора стабильной частоты 32, делителя частоты 33 и распределителя импульсов 35, выполненного на трех ОК-триггерах 36-38, включенных по кольцевой схеме. . Схема дозирования параметров импульса перевозбуждения 26 состоит из последовательно включенных делителя частоты 34, вход которого связан с соответствующим выходом распределителя ш-тульсов 35, и элемента формирования временных интервалов 39. Трехфазный преобразователь работает следукицим образом. Управляющие сигналы.с выхода блока управления 22 осуществляют коммутацию транзисторов 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 мостового инвертора 1. Они сдвинуты по фазе на 120, благодаря чему на выходе мостового инвертора 1 (выходные выводы 14-16) формируется трехфазное переменное напряжение прямоугольное по форме с паузой в 60°СФиг. 3.Замыкание цепи реактивных токов нагрузки обеспечивается возвратными диодами 8-13 и вспомогательным транзистором 18, включенным одновременно с силового транзистора 4. Необходимая длительность управляющего сигнала на включение вспомогательного транзистора 18определяется возможньм значением реактивного тока нагрузки и всегда меньше одной полуволны, питающего напряжения. В процессе работы мостового инвертора 1 через зарядную цепочку 19 импульсакш. напряжения с амплитудой и частотой выходного напряжения мостового инвертора 1 периодически, частотой питания гиромоторрв-. происходит заряд конденсатора Ь через силовые транзисторы 3 и 4. Схема дозирования параметр1ов импульса перевозбуждения 26 имеет на входе делитель частоты 34, вход которого подключен к одному из выходов блока управления 22. Благодаря этому частота импульса перевозбуждения ниже основной частоты питания гиpo ютopoв и определяется емкостью счетчика делителя частоты 34. Фаза же импульса перевозбуждения в основном определяется местом подключения входа делителя частоты 34. Окончательная подстройка фазы, а также формирование временного интерсала, соответствующего длительности импульса перевозбуждения, производится элементом формирования временных инт ервалов 39, что может быть обеспечен& как на спусковых схемах, так и на обычных логических схемах. При этом в последнем случае должна быть связь с более высокочастотным выходом делителя 33 дополнительного входа элемента 39.. Сформированный таким образом импульс напряжения в элементе формирователя временных интервалов 39 пр водит к включению электронного пере ключателя 21 и в то же время через логические.элементы 23 и 24 к запир нию силовых транзисторов 2 и 5 мост вого инвертора 1. Благодаря этому обмотки двигателя (гиромотора 31 между выходньми выводами 16 и 14 ин вертора 1/оказываются под суммарным напряжением от источника питания мостового инвертора 1 и накопленной электрической энергии в конденсаторе 20, которая может, достигать значения упсялянутого источника. Возможное за1Ф1кание реактивного тока нагрузки в момент формирования импульса перевозбуждения во второй фазе (вывод 15) зарядной цieпoчки 19 .может быть устранено вторьм дополнительным диодсм 30, установленным последовательно с силовым транзистором 4 в той же фазе. Таким образом, обеспечение стаби лизации электрсжеханическйх характеристик гисте езиснрго электродвигателя и повышение энергетических по казателей обеспечивается более простыми средствами, исключающими из схемы устройства такие элементы как трансформаторы напряжений, а в управлении электронными переключате лями не требуется гальванической развязки, кроме того, отсутствуют высокие потенциальные перепады напряжений между сигналами управления и входами электронных переключателе, что упрощает схему управления. Установленные же дополнительные дио ды последовательно силовым транзисторам незначительно снижают КПД мостового инвертора. Однако благодаря их включению силовьзе транзисторы, последовательно с которьяии включены эти дополнительные диоды, надежно защищены от инверсного их включения, характерного для работы мостсэвых инверторов с нагрузкой индуктивно-активного.характера, что является положительным фактором и в какой-то степени компенсирует снижения КПД. Отсутствие высокопотейциальных перепадов между выходом схемы дозирования параметров ии-шульса перевозбуждения и управлякицим входом электронного переключателя повышает надежность и упрощает изготовление .

иг

r «1i V}

г

с

Cj Vb

Л f

«7

.;J

П1

%-