Вентильный электродвигатель Советский патент 1986 года по МПК H02P6/20 H02K29/00 H02P6/12 

ключей 33-39 элементон 40-46 активно-реактивного соиротинлеиня., нмею-щих управляющие 47-33, к которым подключен дополнительный регулируемый источник54 напряжения. ВД подключен к источнику 55 электрической энергии. Формиропатель-распределитель 4 содержит (m-2k-l) дополнительных ключей 56-59, первые выходы которых подключены к общей точке соединения элемента активно-реактивного сопротивления 40-46 и основного ключа, второй вывод каждого основного ключа п-го канала подключен к выbQ e

ходу порогового элемент,-) ln+k)-ro канапа. Второй вывод p-fo дополнительного ключа п-го канала подключен к выходу порогового элемента i-ro канала формирователя-распределителя 4. При этом выбирается k от I до т/2- 1-{-1Г /4-1. При использовании изобретения исключается возможность подключб.ния к источнику питания секций, намагничивающие силы которых направлены встречно, и расширяются функциональные возможности путем управления синхронной маииной с любым числом секций. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям (ВД). Цель изобретения - повьшение надежности эксплуатации. ВД содержит синхронную машину I с секциями 1 якорной обмотки, преобразователь 3 частоты с силовыми ключами, формирователь-распределитель 4 импульсов, состоящий из нелинейных сумматоров 5-11 с первыми 12-18 и вторыми 19-25 входами и двухвходовых пороговых элементов 26-32, (П

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильвым электродвигателям (ВД), и может быть использовано в электроприводах, в частности в вентильных электроприводах с вентиляторным моментом нагрузки.

Целью изобретения является повышение надежности запуска.

На фиг. I изображена функциональная схема БД; на фиг. 2 - эпюры напряжений в узлах формирователя-распределителя импульсов; на фиг, 3 эпюры ЭДС,наведенных в секциях якорной обмотки синхронной машины; на фиг. 4 - электрическая схема источника управляющего сигнала.

Вентильный электродвигатель (фиг. 1) содержит синхронную машину 1 с секциями 2 якорной обмотки, преобразователь 3 частоты с силовыми ключами (не показаны), формировательраспределитель 4 импульсовJ состоящий из нелинейных сумматоров 5-11 с первыми 2-18 и вторыми 19-25 входами и двухвходовых пороговых элементов 26-32, ключей 33-39, элементов 40-46 активно-реактивного сопротивления , имеющих управляющие входы 47-53, к которым подключен дополнительньй регулируемый источник 54 напряжения. ВД подключен к источнику 55 электрической энергии. Кроме того, формирователь-распределитель 4 импульсов содержит дополнительные ключи 56-69.

Секции 2 якорной обмотки синхронной машины 1 подключены к выходу преобразователя 3 частоты, выполненного с возможностью одновременного

подключения k секций к источнику питания , цепи управления силовыми ключами преобразователя 3 частоты подключены к выходам т-канального формирователя-распределителя 4 импульсов, каждьй канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного сумматора 5-11, выход которого подключен к первому входу порогового элемента 26-32, к первому входу 15 нелинейного сумматора п-го канала (например, четвертого) формирователяраспределителя 4 импульсов подключен источник управляющего сигнала, наприМер (n+l), т.е. пятая секция 2

якорной обмотки синхронной машины 1, к второму входу 22 подключена одна из секций якорной обмотки, за исключением (n-k)...(п-1) секций 2 якорной обмотки, к второму входу порогового элемента, например 26, подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных активно-реактивного элемента-40 сопротивления и ключа 33. Каждый канал формирователя-распределителя 4 импульсов содержит (m-2k-2) дополнительных ключей 56-69. Первые выводы дополнительных ключей 56 и 57, 58 и 59, 60 и 61, 62 и 63, 64 и 65, 66 и 67, 68 и 69

подключены к общей точке соединения элемента активно-реактивного сопротивления 40 (41-46),и ключа 33 (3439 )j второй вывод Kjm4a, например 33, подключен к выходу порогового элемента 28, вторые выводы дополнительных ключей, например 56 и 57, подключены к выходам пороговых элементов 30 и 29.

Рассмотрим работу устройства на примере ВД с семисекционной обмоткой якоря синхронной машины (фиг. 1) Преобразователь 3 частоты обеспечивает одновременное подключение двух секций якорной обмотки синхронной машины 1, т.е. .

При включении устройства (момент времени t, на фиг. 2) на выходе порогового элемента 26 появляется положительный сигнал. Появление положительного сигнала может быть обеспечено, например, за счет внутреннего источника смещающего тока. Через ключи 62, 65 и 38 этот сигнал поступает на элементы активно-реактивного сопротивления 43-45, перезаряд которых происходит с минимальной задержкой. При этом на вторых входах пороговых элементов 29-31 появляется положител ный сигнал (на фиг, 2 сигнал на втором входе каждого порогового элемента показан пунктиром и приведенным к выходу порогового элемента, т.е. инвертированным). Сплошной линией показан сигнал на выходе Номер эпюры напряжения соответствует номеру позиции на фиг. 1. Это приведет к принудительной установке на выходе пороговых элементов 29-31 напряжения отрицательной полярности, Такая блокировка порогового элемента п-го канала будет продолжаться до тех пор, пока, по крайней мере, один из ключей п-го канала формирователяраспределителя импульсов будет открыт .

Допустим, что в момент времени t, после заряда элемента активно-реактивного сопротивления 41 переключится пороговый элемент 27. Произойдет включение ключей 64, 67 и 39. Таким образом, положительный сигнал на выходе пороговых э пементов 26 и 27, являющийсяуправляющим для преобразователя частоты 3, будет блокиро-. вать переключение пороговых элементов 29-32. Пороговый элемент 28 переключится в момент времени tj после заряда элемента активно-реактивного сопротивления 42. Через

692364

ключ 33 произойдет перезаряд элемента активно-реактивного. сопротивления 40 и блокировка порогового элемента 26. После момента времени t 5 преобразователя 3 частоты будет подключать к источнику 55 электрической энергии секции 2 ( S и & ) синхронной машины 1. При блокировке порогового элемента 26 закроется ключ 62 и эле10 мент активно-реактивный сопротивления 43 начнет заряжаться. После его заряда пороговый элемент 29 переключится, преобразователь 3 частоты подключит к источнику 55 питания J2 очередные секции 2 ( & и г ),синхронной машины I,

Далее, после последовательного снятия блокировки с пороговых элементов 29, 30, 31, 32 и 26 и заряда 2Q элементов активно-реактивного сопротивления 43, 44, 45, 46 и 40 соответственно на выходах указанных пороговых элементов будут появляться управляющие сигналы, под действием 25 которых преобразователь 3 частоты

будет производить попарное последовательное подключение секций 2 якорной обмотки синхронной машины и источнику 55 электрической энергии. Цшш повторяется.

Устройство допускает колебательное движение ротора ВД в момент пуска. Это объясняется тем, что после момента времени t,, когда переключился пороговый элемент 26 не заблокированными останутся пороговые элементы 27, 28 и 32. Если первым пороговым элементом, переключивш1-1мся после момента времени t,, будет пороговый элемент 28, то, с момента времени t,, переключение пороговых элементов будет происходить в следующем порядке: 26, 28, 28и 27, 28 и 29, 29 и 30, 30 и 31, 31 и 32, 32 и 26 и т.д.

Если после момента времени tj переключится пороговый элемент 32, то порядок переключений будет следующий: 26, 26 и 32, 26 и 27, 27 и 28, 28 и 29, 29 и 30, 30 и 31, 31 и 32, 32 и 26 и т.д. Как видно из анализа, число периодов упомянутьп колебаний ротора минимально и равно единице. Таким образом, при запуске ВД на преобразователь 3 частоты с формирователя-распределителя 4 импульсов будет поступать пара управляющих сигналов в определенной последовательности и при неизменной фазе. S Реагируя на последовательность управляющих сигналов, преобразователь 3 частоты обеспечит поочередно попарное подключение секп,ий 2 якорной обмотки синхронной машины 1 к источнику 55 электрической энергии. Это вызовет вращение ротора ВД (не показан). Реверсивное вращение ротора ис1спючено за счет блокировки парой по роговых элементов формирователя-рас пределителя 4 импульсов пороговых элементов предьщущих каналов. При достижении ЭДС. секций 2 поро говой величины элементы 26-32 начинают срабатывать. Переключение пороговых элементов 26-32 зависит в первую очередь от сигналов на первых входах, где они HNseraT меньший порог срабатывания. Фаза наведенной в секции 2 ЭДС (фиг, З) дает информацию о простран ственном положении ротора ВД, Сравнивая ЭДС секцшЧ между со(5ой или ЭДС одной из секций с управляющим сигналом на нелинейных сумматорах на выходе пороговых элементов 26-32 можно получить управляющие си Haju-ij, соответствующие пространствен ному положению ротора БД Для формирования управляющих сиг преобразователя 3 частоты могут быть использованы раЕишч.ьсыя сек ции синхронной машины, в том числе уже включенные. Однако с точки зрения обеспечения стабильности работы устройства и неизме1п остп величины угла включения секции Iipn изменении частоть вращения в процессе пуска целесообразнее использовать, во-пер вых, секцию, которая вступит в рабо ту через один такт коммутации, . (п+1 )-секп,и10, поскольку включепная перед ней является (п-1)-секция, и во-вторых, любую другую секцию, кро ме уже включенгшх, т.е. кроме () (n-k+l) (n-1) секций. TaKj например для подключения к источнику 55 секции на период Og() (фиг. З) при могут быть использованы секция (п-ь1), т.е. секция 6, и (п+4)э т.е. секция (J . В качестве упра1зляющего сигнала может быть использована не только ЭДС (п+1) секции. Кроме sTorOj можн использовать сигнал, пропорциональный частоте вращения ВД. Такой сигнал можно получпть с пo roщью однопо 36fe лупериодного вьшрямителя ЭДС секции якорной обмотки, устройство которого изображено на фиг. 4. В качестве управляющего сигнала можно также использовать источник 55 электрической энергии. Блокировка пороговых элементов 26-32 в установившемся режиме работы происходит так же, как в пусковом режиме, когда формирователь-распределитель импульсов самостоятельно вырабатывает сигнал управления. Изменяя напряжение на выходе дополнительного источника 53 напряжения, можно менять время заряда элементов активно-реактивного сопротивления 40-46 и, следовательно, частоту появления сигналов управления. Этим обеспечивается задание начальной частоты вращения в период заггуска ВД. Изменяя коэффициенты суммирования в нелинейных сумматорах 5-11, можно изменять момент подключения секций 2 синхронной машины 1 к источнику 55, Этим достигается оптимальный режим рабоаъ синхронной машины . Использование изобретения позволит повысить надежность запуска вентильного электродвигателя, исключив возможность подключения к источнику питания секций, намагничивающие силь которых направлешл встречно и расширить функ1даональные возможности пу-. тем управления синхронной машиной с любым числом секций. Формула изобретения Вентильньш электродвигатель, содержащий синхронную машину, m секций якорной обмотки которой подключены к выходу преобразователя частоты, выполненного с возможностью одновременного под1шючения.k секций якорной обмотки к источнику питания, цепи управления cилoвы ш кгаочами преобразователя частоты подключены к выходам т-канального формирователя-распредн:штеля импульсов, каждый канал которого выполнен в виде двухвходового нелинейного с мматора, выход которого подключен к перво1хгу входу порогового элемента, к первому входу нелинейного сумматора и-го канала формирователя-распределителя шчпульсов подключен источник управляющего сигнала, преимуществешю (п+)-я секция якорной обмотки синхронной машины.

к второму входу подключена одн;1 из ra-k секций якорной обмотки с номпрлми от п до (n-k+in-l)j к второму входу каждого порогового элемента подключена цепочка из последовательно соединенных элемента активно-реактивного сопротивления и ключа, отличающийся тем, что, с целью повьш1ёния надежности запуска, в каждый канал формировйтеля-распределителя импульсов введены (m-2k-l) дополнительных ключа, первые выводы которых подключены к общей точке сое динения элемента активно-реактивного

59236

coniJOTHF jienHH и (:и)пного клшча, PIOpcni вывод каждого осковногсз ключа п-го канала подключен к выходу порогового элемента (n-k)-ro канала, об, разуя кольцевое соединение каналов распределителя-формирователя имттульсов, второй вывод р-го дополнительного ключа п-го канала подключен к выходу порогового элемента i-ro ка)0 нала формирователя-распределителя импульсов, причем .

, , m -(-) . k от 1 до - - ---- - 1 .

фи.з