Вентильный электродвигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах, в частности в вентильных электроприводах с венти ляторным моментом нагрузки Известен вентильный электродвига тель, содержапщй синхронную машину, m секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя частоты, цепи управления ключей которого связаны с распреде импульсов, управляюпщй вход которого связан с задающим генератором переменной частоты. Пуск этого вентильного электродвигателя происходит от задающего генератора, |импульсы которого, проходя через ра пределитель импульсов, поочередно принудительно открывают силовые ключи преобразователя частоты, что обеспечивает последовательное подключение секций синхронной мапшны к источнику питания. Этот режим рабо ты вентильного электродвигателя продолжается до тех пор, пока ключи преобразователя частоты не начнут самостоятельно открываться под действием ЭДС, наводимой в секцияк синхронной машины С 13, Недостатком этого технического решения является сложность, обуслов ленная наличием задающего генератор и низкая надежность, вызванная нали шем режима работыэ когда ключи пре образователя частоты могут открываться как от задающего генератора, так и под действием ЭДС, наводимой в секциях синхронной машины. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вентильный электродвигатель, содержащий синхронную мапмну, m секций якорной обмотки которой под1слючены к выходу преобразователя частоты, цепи управления силовых ключей кото рого подключены к выходам т-канальнего формирователя-распределителя импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового. нелинейного сумматора,; выход которого подключен к первому входу порогового элемента, к двум входам нелинейного сумматора п-го канала фор шрователя-распределителя импульсов подключены (n+t) и (п+З) секции якорной обмотки синхронной машины J, кроме того, га цепей, каждая из кото рых состоит из последовательно соединенных ключа и активно-реак12тивного контура и включена со сторо-т ны ключа к выходу п-го порогового элемента, а со сторон активнореактивного контура к BTOpOMv входу (п 1) порогового элемента 2j . Недостатком этого вентильного электродвигателя является низкая надежность запуска. Так, например, при использовании синхронной машины, содержащей 4 секции якорной обмотки, в момент включения питания возможно появление управляющих импульсов на выходе пороговых элементов первого и третьего каналов. Это вызовет блокировку пороговых элементов второго и четвертого каналов. Такое состояние будет устойчивое и на выходе многоканального формирователя-распредепителя импульсов не будет происходить поочеро,дного появления импульсов управления. Вентильный электродвигатель не будет запускаться. Аналогичная ситуация может произойти при любом четном количестве секций синхронной машины. Цель изобретения - повьш1ение надежности запуска вентильного электродвигателя. Поставленная цель достигается теМ; что в каждую цепь вентильного электродвигателя, состояпоЮ из последовательно соединенных ключа и активно-реактивного контура и подгатюченную со CTOpoifti ключа к выходу п-го порогового элемента, дополнительно введены (га-З) дополнительных :ключа5 первый вывод которых соединен с общей точкой соединения основного ключа и активно-реактивного контура, |а второй вывод каждого .к-го дополнительного ключа соответственно подключен к выходу (n-i-k)-ro порогового элемента. На фиг, I изображена функциональная схема вентильного электродвигателя с синхронной машиной, содержащей, например, четыре секции якорной обмотки; на фиг, 2 - эпюры напряжений в узлах формирователя-распределителя и myльcoЙ. Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1 с секциями 2якорной обмотки, преобразователь 3частоты, формирователь-распределитель 4 и ЛIyльcoв, состояний из нелинейных сумматоров 5-8 и двухвходовых пороговых элементов 9-12, 1слючей 13-16, активно-реактивных контуров 17-20 с регулируемыми постояннымя времени заряда и разряда, ,имеющие управляющие входы 21-24, к которым подключен дополнительный регулируемый источник 25 напряжения Вентильный электродвигатель подключен к источнику 26 электрической энергии. Кроме того, схема электродвигателя включает дополнительные ключи 27-30,и входы 31-34. Секция 2 якорной обмотки синхронной машины 1 подключена к выходу преобразователя 3 частоты, цепи управления силовыми ключами которого (не показаны) подключены к выходу т-канального формирователя-распределителя импульсов 4, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сумматора 5-8, выход которого подключен к первому входу порогового элемента 9 (10-12) К двум входам нелинейного сумматора 5 (6-8) п-го канала формирователяраспределителя импульсов подключены (п+1) и (п+2) секции 2 якорной обмо ки синхронной машины 1. Выход каждо п-го порогового элемента 9 (10-12) подключен к второму входу 31 (32-34 (п-1) порогового элемента 12 (9-П) через последовательно соединенные ключ 13 (14-16) и активно-реактивны контур 17 (18-20) с регулируемой постоянной времени заряда и разряда, управляющий вход 21 (22-24) которого подключен к дополнительному регулируемому источнику 25 напряжения, Дополнительный ключ 27 (28-30) п ключен первым выводом к общей точке соединения ключа 13 (14-16) и актив но-реактивного контура 17 (18-20), а второй вывод дополнительного ключ 27 (28-30) подключен к выходу порог вого элемента 10 (). Рассмотрим работу устройства на примере вентильного электродвигател с четырехсекционной обмоткой якоря синхронной машины. При включении устройства (момент времени t) на выходе порогового элемента 9 появляется отрицательный сигнал(фиг. 2). Отрицательньй сиг-нал является управляющим для преоб разователя 3 частоты. Появление отрицательного сигнала может быть обеспечено, например, за счет внутреннего источника смещающего тока. Через ключ 13 этот сигнал поступает на активно-реактивный контур 17, заряд которого происходит с минимальной задержкой, обусловленной наличием реактивных сопротивлений. Через дополнительный ключ 30 отрицательный сигнал поступает также на активно-реактивный контур 20, который аналогичным образом заряжается. При этом на вторых входах 31, 34 пороговых элементов i 2 и 1i появляется Отрицательньй сигнал, которьм приводит к принудительной установке на их выходах напряжения положительной полярности (они будут блокировань L Напряжение на вьгходе активно-реактивного контура 19 (или на входе 33) будет плавно увеличиваться под действием его перезаряда. В момент времени это напряжение достигнет уровня срабатывания порогового элемента 10. На его вькоде установится отрицательньп сигнал. 14 и дополш тельный ключ 27 откроются. Это приведет к перезаряду активно-реактивного контура 18 и, как следствие, блокировке порогового элемента 9. Ключ 13 и дополнительный ключ 30 закроются. Открытый дополнительный ключ 27 исключит перезаряд активнореактивного контура 17, Пороговый элемент 12 останется заблокироваша м, С момента времеш t начнется перезаряд активно-реактивного контура 20, В момент времени t-, напряжение на его выходе достигнет уровня срабатывания порогового элемента И. На его выходе установится отркдательный сигнал. Ключ 15 и дополнительньп ключ 28 откроются. Произойдет блоюфовла порогового элемента 10 и -останется заблоК5фованным эле мент 9. Дополнительный ключ 27 откроется. Блокировка порогового элемента 2 будет продолжаться до момента времени, пока не перезарядится активно-реактивный контур 17, Цикл повторяется. В результате этого на выходе многоканального формирователя-распределителя 4 импульсов появится последовательность отрицательных импульсов, азы появления которых неизменны. Реагируя на последовательность отрицательных импульсов, преобразователь 3 частоты обеспечит поочередное подключение секций 2 якорной обмотки синхронной машины 1 в определенной последовательности к источнику электрической энергии 26,

Это вызовет вращение индуктора синх ройной машины (он не показан).

Реверсивное вращение индуктора исключено за счет блокировки пороговым элементом очередного по направлению вращения канала формирователя распределителя импульсов порогового элемента, предыдущего канала.

При движении индуктора в секциях 2 якорной обмотки наведутся ЭДС, которые, суммируясь в нелинейных сумматорах 5-8, подводятся к первым входам пороговых элементов 9-12. Как только напряжение на выходе какого-либо нелинейного сумматора достигнет величины, достаточной для срабатывания одного из пороговых элементов 9-12, на выходе одного из

них появится отрицательный сигнал, определяемый пространственным положением индуктора синхронной машины. С этого момента вентильный электродвигатель работает в режиме самокоммутации Переключение пороговых элементов зависит в первую очередь от сигналов на первых входах, так как они имеют по этим входам меньший порог срабатывания.

Использование изобретения позволи повысить надежность запуска вентильного электродвигателя, исключив возможность полной взаимной блокировки пороговых элементов и расширить функ циональные возможности путем управления синхронной машиной с любым числом секций.

ВЕНТИЛЬНЬЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий синхронную машину, m секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователей частоты, цепи управления ашовых ключей которого подключены к выходам т-канального формирователя-распределителя импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвхоДового нелинейного сумматора, выход которого подключен к первому входу порогового элементafi, к двум входам нелинейного сумматора, п-го канала формирователя-распределителя импульсов подключены (п+1) и (п+2) секции якорной обмотки синхронной машины, гл цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных основного ключа и активно-реактивного контура и подключена со стороны .ключа к выходу п- го порогового элемента, а со стороны упомянутого активно-реактивного контура к второму входу (n-l)-ro порогового элемента, образуя кольцевое соединение каналов формирователяраспределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьш ения надежности запуска, в каждую с его цепь, состоящую из последователь(О но соединенных ключа и активно-реакел с: тивного контура и подключенную со стороны ключа к выходу п-го порогового элемента, дополнительно введены (га-3) дополнительных: ключа, первый вывод которых соединен с общей точкой соединения основного ключа и ако г тивно-реактивного контура, а второй вывод каддого k-ro дополнительного ключа соответственно подключен к выходу (n+k)-ro порогового элемента. ND Х