Синхронный электропривод постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02P7/36 

11 Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронным электроприводам постоянного тока с перевозбуждаемыми гистерезисными электродвигателями. Известен синхронный электропривод постоянного тока на базе гистере зисного электродвигателя, питаемого от источника постоянного тока через, т-фазный инвертор напряжения и перевозбуждаемого за счет включения последовательно с выходными каскадами инвертора вольтодобавочного устройства tl 3. К недостаткам этого электропривод относятся большие габариты и масса вольтодобавочного устройства, содержащего трансформатор, установленная мощность которого сравнима с мощностью электропривода. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является синхронный электропривод постоянного тока, содержащий дву::фазный гистерезйсньм электродвигатель, обмотки фаз которого включены в диагонали двух однофазных мостовых инверторов напря жения. Электропривод снабжен коммути рующими элементами, обеспечивающими перевозбуждение гистерезисного электродвигателя путем |1зменения схемы подключения инверторов к источнику питания постоянногд тока с параллель ного в пусковом режиме на последова тельное в рабочем.Коммутирующий элемент выполняется либо в виде двух переключающих контактов, либо в виде двух управляемых ключей, один из которых включен между минусовыми, а другой между тюсовыми шинами питания. В последнем случае инверторы соединены последовательно через диод и шунтированы конденсаторами 2. Использование переключения мосто вых инверторов вместо вольтодобавки позволяет уменьшить габариты и вес электропривода, но не упрощает всю схему из-за сложной структуры ксмму тирующего элемента для перевозбужде ния гистерезисного электродвигателя и схемы его управления. Усложнение схемы управления коммутирующим элементом обусловлено необходимостью синхронного переключения его контак тов или ключей в переходном процесс от пускового к рабочему режиму рабо электропривода. 2 Цель изобретения - упрощение, повышение надежности синхронного электропривода постоянного тока. Поставленная цель достигается тем, что в синхронном электроприводе постоянного тока, содержащем двухфазный гистёрезисньй электродвигатель с обмотками фаз, включенными в диагонали двух однофазных мостовых инверторов, соединенных параллельно и шунтированных конденсатором, содержащем также коммутирующий элемент для перевозбуждения электродвигателя, имеющий два входа и выход, каждая из обмоток фаз электродвигателя разделена на две последовательно соединенные полуобмотки, средние выводы обмоток фаз объединены в общую точку, а коммутирующий элемент подключен первым входом к общей точке обмоток фаз электродвигателя, вторым входом - к одной из шин питания инверторов а выходом предназначен для подключения к полюсу источника питания постоянного тока, имеющему одноименную с упомянутой шиной питания полярность. Коммутирующий элемент может быть вьтолнен в виде диоднс-транзисторного переключателя, причем силовой вход транзистора образует первый вход коммутиру1лцегр элемента, вход диода является вторым входом коммутирующего элемента, а выходы транзистора и диода объединены и образуют выход коммутирующего элемента. На фиг.1 приведена схема силовой части синхронного электропривода постоянного тока с контактным исполнением коммутируннцего элемента, на фиг.2 - то же, с бесконтактным исполнением коммутирующего элемента. Синхронный электропривод постоянного тока (фиг.1) содержит транзисторы 1-8, составляющие два однофазных мостовых инвертора, двухфазный гистёрезисньй эл ектродвигатель, обмотки фаз которого состоят из полуобмоток 9-12, конденсатор 13 и коммутирующий элемент 14 для перевозбуждения, представляющий собой контакты двухпозиционного электромеханического переключателя и источник питания постоянного тока 15. Обмотки двухфазного гисг терезиснохо электродвигателя, разделенные каждая на последовательно -соединенные полуобмотки 9, 10 и 11, 12, включены в диагонали однофазных мойтопых инверторов на транзисторах 1-4 и 5-8 соответственно. Средние выводы обмоток соединены, образуя общую точ ку. Мостовые инверторы соединены параллельно и шунтированы конденсаторо 13. Плюсовая шина питания мостовых инверторов подключена к положительно му полюсу источника питания 15. Выхо коммутирукицего элемента 14 подключена к отрицательному полюсу источника питания, а его замыкающий-и размыкающий контакты образуют соответствен- но второй и первый входы и подключены к минусовой шине питания мостовых инверторов и общей точке обмоток гис терезисного электродвигателя. Электропривод работает следующим образом. В рабочем синхронном режиме минусовая шина питания мостовых инверторов подключена через замыкающие контакгы коммутирующего элемента 14 к источнику питания 15, и напряжение на каждой из полуобмоток фаз гистере зисного электродвигателя равно половине напряжения источника питания. В пусковом режиме замыкаются размыкающие контакты и размыкаются замьжакмцие контакты коммутирующего эле мента 14. Отрицательный полюс источника питания 15 подключается к общей точке полуобмоток гистерезисно о электродвигателя. При отпирании транзисторов 2,4,6 и 8 к соответствующим полуобмоткам 9-12 прикладывается напряжение источника питания, а при запирании напряжение обратной полярности, равное разности напряжений конденсатора 13 и источника Питания 15. Конденсатор 13 заряжается в пусковом режиме примерно до двойного напряжения источника питания 15 от ЭДС взаимоиндукции полуобмоток 9, 10 и 11, 12, а также от их противо-ЭДС, -возникающих на фронтах запирания транзисторов 2,4,6 и 8 (зарядньй ток конденсатора протекает через транзисторы 1,3,5 и 7 в инверсном направ лении, а разрядный ток - в прямом). Таким образом, в пусковом режиме к каждой полуббмотке 9-12 прикладыв&ется двуполярное напряжение с амплитудой, равной примерно напряжению источника питания 15, т.е. имеет мес то удвоение напряжения на фазах гистерезисного электродвигателя по срав нению с напряжением рабочего режима, чем обеспечивается его эффективное перевозбуткдение.. Для увеличения надежности электропривода и повышения его КПД двухпозиционный коммутирующий элемент 14 целесообразно вьтолнить бесконтактным. Для реализации бесконтактного переключателя достаточно вместо замыкаю- щих контактов коммутирующего элемента установить диод, а вместо размыкающих контактов - управляемый ключ. На фиг.2 приведена схема синхронного электропривода постоянного тока с бесконтактньм коммутирующим элементом для перевозбуждения гистерезисного электродвигателя на диоде 16 и транзисторе 17, причем силовой вход транзистора образует первый вход коммутирующего элемента, вход диода второй вход коммутирующего элемента, а вторые силовые входы транзистора и диода объединены и образуют выход коммутирующего элемента. Работа схемы аналогична работе схемы, приведенной на фиг.1. Возможность применения диода 16 вместо управляемого замыкающего контакта коммутирующего элемента обусловлена тем, что в пусковом режиме работы электропривода напряжение на конденсаторе 13 вьше (примерно в 2 раза) напряжения источника питания 15 и диод постоянно смещен в обратном направлении, обеспечивая разделение минусовой шины питания мостового инвертора и отрицательного полюса источника питания 15. Повьш1ение КПД электропривода с бесконтактным коммутирующим элементом по сравнению с электроприводом, в котором используется электромеханический переключатель, обусловлено безразрьшным характером коммутации тока источника питания 15 и возможностью плавного снижения напряжения на фазах гистерезисного электродвигателя в переходном процессе от пускового к рабочему режиму за счет управления работой транзистора 17 в активной области. Предлагаемый синхронный электропривод постоянного тока проще по конструкции за счет сокращения до одного управляемых ключей коммутирующего элемента для перевозбуждения гистерезисного электродвигателя и исключения сложных цепей синхронного управления этими ключами. По этой же причине он надежнее, а в связи с легко реалиэуёмой возможностью управления переходным процессом изменения напряжений на фазах обладает более высоким КПД.

1. СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий двухфазный гистерезисный электродвигатель с обмотками фаз, включенными в диагонали двух однофазных мосговых инверторов, соединенных параллельно и шунтированных конденсатором, и коммутирующий элемент для перевозбуждения электродвигателя, имею1ций два входа и вы-, код, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, каждая из обмоток фаз электродвигателя разделена на две последовательно соединенные полуобмотки, средние выводы обмоток объединены в общую точку, а коммутирующий элемент подключен первым входом к общей точке обмоток фаз электродвигателя, вторым входом - к одной из шин питания инверторов, а выходом предназначен для- подключения к полюсу источника питания постоянного тока, имеющему одноименную с упомянутой шиной питания полярность. 2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что коммутирующий элемент выполнен в виде диоднотранзисторного переключателя, причем силовой вход транзистора образует первый вход коммутирующего элемента, вход диода - второй вход коъиут1фующего элемента, а выходы транзистора и диода объединены и образуют выход коммутирукндего 3JieHeHTa.