Устройство для управления гистерезисным электродвигателем Советский патент 1986 года по МПК H02P7/36 H02K19/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах систем сканирования, а также в системах видео- и звукозаписи.

Цель изобретения - обеспечение энергетических характеристик и повышение стабильности частоты вращения гистерезисного электродвигателя при разных частотах питания.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для управления гис- терезисным электродвигателем.

Устройство содержит инвертор 1 напряжения, вход которого через разделительный ключ 2 подключен к источнику 3 постоянного напряжения. Параллельно разделительному ключу 2 подключен блок 4 импульсного намагничивания. К выходу инвертора 1 напряжения через управляемый блок 5 повышения напряжения подключен гистерезисный электродвигатель 6. Канал управления инвертором 1 напряжения содержит последовательно соединенные задающий генератор 7, управляемый делитель 8 частоты, распределитель 9 импульсов и регулятор 10 фазы выходного напряжения инвертора. Блок 11 формирования параметров импульсов состоит из последовательно соединенных делителя 12 частоты, задатчика 13 фазы импульсов, управляемого регулятора 14 длительности импульсов. Кроме того, в устройство входят блок 15 управления режимами работы гистерезисного электродвигателя и два логических элемента ИЛИ 16 и 17. При этом вход делителя 12 частоты подключен к выходу распределителя 9 импульсов, выход управляемого регулятора 14 длительности импульсов, являющийся выходом блока 11 формирования параметров импульсов, подключен к первому входу первого логического элемента ИЛИ 16 и к управляющему входу регулятора 10 фазы выходного напряжения инвертора. Третий вход первого логического элемента ИЛИ 16 и первый вход второго логического элемента ИЛИ 17 объединены и подключены к второму выходу блока 15 управления режимами работы гистерезисного электродвигателя, первый выход которого подключен к второму входу первого логического элемента ИЛИ 16, третий выход - к второму входу второго логического элемента ИЛИ 17 и к второму задающему входу управляемого регулятора 14 длительности импульсов, а четвертый выход - к третьему задающему входу управляемого регулятора 14. Выход первого логического элемента ИЛИ 16 соединен с входом блока 4 импульсного намагничивания, а выход второго логического элемента ИЛИ 17 соединен с управляющими входами управляемого блока 5 повыщения напряжения и управляемого делителя 8 частоты.

Блок 5 повышения напряжения выполнен по одной из известных схем вольтодо

бавок переменного тока, например, в виде трансформатора с коммутируемыми отпайками.

Устройство работает следующим образом.

При запуске электродвигателя на пониженной частоте питания блок 15 управления режимами работы вырабатывает сигнал управления на первом выходе, в соответствии с которым через элемент ИЛИ 16 включается блок 4 импульсного намагничивания. Блок 4 включен постоянно в течение всего запуска двигателя и работает в данном случае в режиме вольтодобавки, обеспечивая форсирОБа1шый запуск двигателя. При этом

на втором, третьем и четвертом выходах блока 15 сигналы отсутствуют и управляемые делитель 8 частоты и блок 5 повыщения напряжения имеют коэффициенты передачи равные «1. а б.юк 14 регулирования длительности импульсов выключен.

0 По окончании запуска электродвигателя сигнал на перво.м блока 15 управления режимами работы пропадает, что приводит к выключению блока 4, и появляется сигнал управления на четвертом выходе,

включающий блок 14 регулирования длительности импульсов. На выходе блока 14 вырабатываются управляющие импульсы определенной частоты, длительности и фазы отно- сите;1ьн() линейного напряжения питания электродвигателя, поступающие на регуля0 тор 10 фазы выходного напряжения инвертора и через логический элемент ИЛИ 16 на блок 4 импульсного намагничивания. При этом но цепя.м статора электродвигателя формируются импульсы напряжения соответствующей частоты, длительности и фазы с

5 амплитудой, равной ам Ь1итуде форсированного напряжения. Пара.метры намагничивающих импульсов задаются из условия обеспечения наилучших энергетических и электромеханических характеристик гистерезисQ ного электродвигателя. Периодическое следование импульсов стабилизирует характеристики двигателя, демпфирует качания ротора.

Перевод электродвигателя на повышенную частоту врапгения осуществляется по

5 команде блока 15 управления режимами работы следующим образом.

Вырабатываемый блоком 15 управляющий сигнал с второго выхода поступает через логический элемент ИЛИ 16 на блок 4 импульсного намагничивании, через логический элемент ИЛИ 17 - на угтравляемый блок 5 повышения напряжения и на делитель 8 частоты. При этом за счет изменения коэффициентов пере.;ачи блоков 5 и 8 обеспечивается необходимый уровень частоты

5 питающего напряжения и, соответственно, требуемый для него уровень напряжения питания, обеспечивающий рабочие характеристики электродвигателя. Включившийся блок

4, функционируя в режиме вольтодобавки, обеспечивает форсированный уровень напряжения для заданной повышенной частоты питания и быстрый доразгон двигателя до требуемой частоты вращения. После входа электродвигателя в синхронизм блок 15 управления вырабатывает сигнал на третьем выходе, обеспечивающий через логический элемент ИЛИ 17 включенное состояние блоков 5 и 8 и поступающий, кроме того, на управляемый регулятор 14 длительности импульсов. Как и при пониженной частоте питания, регулятор 14 длительности импульсов совместно с инвертором 1, блоком 4 и регулятором 10 обеспечивают формирование по цепям статора намагничивающих импульсов. Однако в этом случае напряжение импульса в К раз выще, чем в предыдущем, где К - коэффициент передачи блока 5. Поэтому для получения оптимальных характеристик электродвигателя необходимо соответственно уменьшить длительность намагничивающего импульса таким образом, что ток в импульсе остается неизменным. Данная задача и рещается с помощью управляемого блока 14 регулирования длительности импульсов, когда управляющий сигнал поступает на второй его вход. Также как и в предыдущем случае обеспечивается стабилизация энергетических характеристик и демпфирование качаний ротора. Кроме того, обеспечивается требуемая перегрузочная способность за счет согласования режима питания с параметрами импульсов, повышается надежность за счет исключения формирования импульсов в пусковом режиме, а в рабочем - их регулирования в соответствии с изменением частоты, что исключает появление токов через инвертор больших, чем пусковые токи.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить высокую стабильность мгновенной частоты вращения электродвигателя за счет эффективного демпфирования возможных качаний, высокие энергетические характеристики при различных частотах вращения двигателя.

Формула изобретения

Устройство для управления гистерезис- ным электродвигателем, содержащее инвертор напряжени я, силовой вход которого через разделительный ключ подключен к источнику постоянного напряжения, блок импульсного намагничивания, подключенный параллельно разделительному ключу, последовательно соединенные задающий генератор, распределитель импульсов и регулятор фазы выходного напряжения инвертора.

0

5

5

блок формирования параметров импульсов, первый логический элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом блока формирования параметров импульсов, второй вход первого логического элемента ИЛИ соединен с первым выходом блока управления режимами работы гистерезисного электродвигателя, а выход первого логического элемента ИЛИ соединен с входом блока импульсного намагничивания, отличающееся тем, что, с целью обеспечения улучщения энергетических характеристик и повыщения стабильности частоты вращения гистерезисного электродвигателя при разных частотах питания, введены управляемый блок повышения напряжения, управляемый делитель частоты, второй логический элемент ИЛИ, блок управления режимами работы гистерезисного электродвигателя снабжен тремя дополнительными выходами, первый логический элемент ИЛИ снабжен третьим вхо0 дом, а блок формирования параметров импульсов выполнен в виде последовательно соединенных делителя частоты, задатчика фазы импульсов и управляемого регулятора длительности импульсов с тремя задающими входами, причем силовой вход управляемого блока повышения напряжения подключен к выходу инвертора напряжения, а выход управляемого блока повышения напряжения соединен с фазными обмотками гистерезисного электродвигателя, вход управляемого делителя частоты соединен с выходом задающего генератора, а выход подключен к входу распределителя импульсов, управляющий вход управляемого блока повышения напряжения и управляющий вход управляемого делителя частоты объединены и подключены к выходу второго логического элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к второму выходу блока управления режимами работы гистерезисного электродвигателя и к третьему входу первого логического элемента ИЛИ, а второй вход второго логического элемента ИЛИ подключен к третье.му выходу блока управления режимами работы гистерезисного электродвигателя и к второму задающему входу управляемого регулятора длительности импульсов,

5 третий задающий вход которого связан с четвертым выходом блока управления режимами работы гистерезисного электродвигателя, а вход делителя частоты подключен к выходу распределителя импульсов, выход управляемого регулятора длительности импульсов является выходом блока формирования параметров импульсов и подключен к управляющему входу регулятора фазы выходного напряжения инвертора, выход которого соединен с управляющим входом инвертора напряжения.

0

0

0

Изобретение позволяет обеспечить улучшение энергетических характеристик и повысить стабильность частоты вращения гис- терезисного электродвигателя (ГЭ) при разных частотах питания за счет того, что устройство для управления ГЭ состоит из инвертора напряжения, силовой вход которого через разделительный ключ подключен к источнику постоянного напряжения, а выход через блок повышения напряжения (БОН) соединен с фазными обмотками ГЭ задающего генератора, выход которого подключен к первому входу управляемого делителя частоты, второй вход которого соединен с входом управления БОН и с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к первому выходу блока формирования параметров импульсов (БФПИ), а второй - к первому выходу блока управления режимами работы (БУРР) гистерезисного электродвигателя, выход управляемого делителя частоты соединен с входом распределителя импульсов, выход которого соединен с входом БФПИ и с первым входом регулятора фазы, второй вход которого подключен к выходу БФПИ и к первому входу второго элемента ИЛИ, выход регулятора фазы соединен с управляющим входом инвертора, при этом разделительный ключ защунтирован блоком импульсного намагничивания, вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом БУРР, а третий вход - с вторым выходом БУРР, третий и четвертый выходы которого подключены к входам БФПИ. 1 ил. (С (Л IC 4 а со