Вентильный электродвигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K29/06 H02P6/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электроприводов, в которых йоз можна рекуперация энергии в сеть.

Цель изобретения - повышение КПД и эффективности торможения.

На чертеже представлена блок-схема вентильного электродвигателя.

Электродвигатель содержит ротор с источником намагничивающей силы, например постоянным магнитом, и статор, на котором расположены две многосекционные обмотки 1 и 2 якоря. Многосекционная обмотка 1 якоря подключена к первому коммутатору, включающему в себя транзисторы 3-5 анодной группы, транзисторы 6-8 катодной группы, соединенные по мостовой схеме, И мост обратного тока с диодами 9-11 катодной группы и диодами 12- 14 анодной группы, подключенный параллельно указанной мостовой схеме, Многосекционная обмотка 2 якоря подключена к второму коммутатору, включающему в себя транзисторы 1-5- 17 анодной группы, транзисторы 18- 20 катодной группы, соединенные по мостовой схеме, и мост обратного тока с диодами 21-23 катодной группы и диодами 24-26 анодной группы, подключенный параллельно указанной мостовой схеме второго коммутатора. Управляющие цепи транзисторов 3-8 и 15-20 предназначены для соединения с системой управления по положению ротора. Между объединенными выводами диодов 12-14 анодной группы первого коммутатора и объединенными выводами диодов 21-23 катодной группы второго коммутатора включен управляемый ключ 27,

В двигатель введены два дополнительных диода 28 и 29, Первый дополнительный диод 28 включен между транзисторами 6-8 катодной группы и диодами 12-14 анодной группы первого коммутатора согласно их проводомости Второй дополнительный диод 29 включен между транзисторами 15-17 анодной группы и диодами 21-23 катодной группы второго коммутатора согласно их проводимости.

Елок управления снабжен усилителем 30, выход которого образует первый выход 31 блока управления, подключенный к управляющему входу ключе 27, двухвходовый элемент И 32, тре- входовый элемент И 33, выход которо

и

. -

10

15

20

25

40

го подключен к первому входу элемента И 32 и образует второй выход 34 блока управления, подключенный к управляющим цепям транзисторов 3-8 и 15-20 коммутаторов. Блок управления снабжен также нуль-органами 35- 39, блоками 40-43 выделения модуля, двухвходовым элементом И 44, трек- входовьгми элементами И 45 и И-НЕ 46,

Вентильный электродвигатель содержит также датчик 47 тока, датчик

48напряжения источника питания и датчик 49 частоты вращения.

Второй вход элемента И 32 соединен с выходом первого нуль-органа 355 первый вход которого подключен к датчику 47 тока, а второй вход нуль-органа 35 служит для задания уровня тока. Первый вход элемента И 33 подключен к выходу второго нуль-органа 36, первый выход которого подключен к датчику 48 напряжения, а второй выход нуль-органа 36 - через первьш блок 40 выделения модуля к датчику 49 частоты вращения. Второй вход элемента И 33 подключен к выходу третьего нуль-органа 37, входы которого подключены соответственно к второму и третьему блокам 40 и 42 выделения модуля, К третьему входу элемента И 33 подключен выход второго двухвходового элемента И 44, входы которого подключены соответственно к выходам элемента 35 ИЛИ 45 и элемента И-НЕ 46. Одноименные входы элементов 45 и 46 объединены и подключе1л 1 соответственно к выходам четвертого и пятого нуль-органов 38 и 39 и четвертого блока 43 выделения модуля. Входы блока 40 выделения модуля, нуль-органа 39 и первого входа нуль-органа 38 объединены и служат для задания частоты вращения. Входы блоков 43 и 42 выделения модуля и второй вход нуль-органа

38объединены и подключены к датчику

49частоты вргицения.

Вентильный электродвигатель рабо- fQ тает следующим образом.

При разгоне сигнал задания частоты вращения, сигнал обратной связи по частоте вращения и разность этих сигналов имеют один и тот же знак, поэтому на выходе нуль-органов 38,

39и 42 имеются либо три сигнала логический О, либо три сигнала логическая 1. При этом на выходе элементов 44 и 32 сформирован сигнал

30

45

55

логический О, а на выходе управляемого ключа 27 сигнал отсутствует. Обмотки I и 2 якоря вентильного электродвигателя коммутируются транзисторами 3-8, 15-20, как в обычном вентильном электродвигателе

В установившемся режиме работы сигнал обратной связи по частоте вра щения равен сигналу задания на частоту вращения для астатической системы либо отличается на величину дИ для статической системы. Сигнал на выходе-элемента 44 может быть как О, так .и 1. Коэффициент усиления блоков 41 и. 42 выбираются таким об-

разом, что нуль-орган 37 срабатывает (т.е. выдавал сигнал логическая 1) при разнице сигналов задания и обратной связи большей, чем ди, что обеспечивает сигнал логической О на выходе нуль-органа 37, На входе ключа 27 сигнал отсутствует. Вентильный- электродвигатель работает в обычном режиме с коммутацией по положению. В тормозном режиме одно из трех напряжений (сигнала задания частоты вращения, сигнала обратной связи и разности этих сигналов) имеет знак, отличный от двух других. Следовательно с выходов нуль-органов 38 и 39 и блока 43 выделения модуля поступают всевозможные комбинации сигналов логический О и логическая 1 на элементы 45 и 46. При этом с выхода элемента 44 на элемент 33 поступает логическая 1, с выхода нуль-органа 37 при достаточно большой разности сигналов задания на частоту вращения и обратной связи по частоте вращения также поступает логическая 1 на элемент 32. Если ЭДС обмоток, о которой судят по сиг- галу с датчика 49 частоты вращения, преобразуемом блоком 40 выделения мо уля, превышает ЭДС источника питаия , то с выхода нуль-органа 36 поается логическая 1 на вход логиеского элемента 33. Тогда на управ- якхцие Цепи транзисторов 3-14 и 15-20 подается логическая 1. Транзисторы 3-14 и 15-20 запираются.

Если ток электродвигателя не превышает заданного значения, то нуль- орган 35 вырабатывает логическую 1. Тогда логическая 1 с выхода элемента 32, подаваемая через усилитель 30 на управляющий вход ключа 27, открывает его. Ток рекуперации проте

5

0

5

0

5

кает по следующей цепи: обмотка 2, диоды 21-23, ключ 27, диоды 12-14, обмотка 1, диоды 9-П, источник питания, диоды 24-26. Когда ток двигателя превышает заданныйj то на выходе нуль-органа 35 и элемента 32 изменяется логический сигнал. Ключ 27 закрывается, и ток рекуперации протекает, уменьшаясь, по следукяцим цепям: обмотка 1, диоды 9-11, источник питания, диод 30 диоды 12-14, обмотка 2, диоды 21-23, диод 31, источник питания, диоды 24-26. Как только ток становится меньше заданного значения, вновь открывается ключ 27 и процессы повторяются до тех пор, пока есть возможность рекуперации. В случае, если ЭДС обмоток якоря станет меньше ЭДС источника питания, на управляющие цепи транзисторов 3-14 и 15-20 с выхода элемента 32 подается логический О и вентильный электродвигатель переводится в режим динамического торможения.

Таким образом за счет последовательного подключения секций обмоток якоря к источнику питания при торможении вентильного электродвигателя в источник питания возвращается энергия, запасенная в инерционной нагрузке, при частотах вращения ротора значительно меньших, чем номинальное. Это позволяет повысить КПД и .эффективность торможения.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, со- держащий ротор, статор, на котором расположены две многосекционные обмотки якоря, каждая из которых подключена к выходу соответствующего коммутатора, выполненного иа тран- зисторах анодной и катодной групп, с оединенных по мостовой схеме, и моста обратного тока с диодами анодной и катодной групп, параллельно подключенного к указанной мостовой схеме, управляющие цепи транзисторов коммутаторов предназначены дпгя подключения к системе управления по по- -ложению ротора, управляемый ключ, управляюш ий вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого связан с управляющими цепями транзисторов коммутаторов, о т л ич ающий ся тем, что, с целью повьшгения КПД и эффек

тивности торможения, введены датчики напряжения и тока источника питания датчик частоты вращения, два дополнительных диода, а блок управления снабжен пятью нуль-органами, четырьмя блоками выделения модуля, усилителем, двумя двухвходовыми элементами И, трехвкодовыми элементами И, И-НЕ, ИЛИ, причем первый дополнительный диод включен между катодной группой транзисторов и анодной группой диодов первого коммутатора согласно их проводимости, второй дополнительный диод включен между катодной группой диодов и анодной груп пой транзисторов второго коммутатора согласно с их проводимостью, управляемый ключ включен между объединенными выводами диодов анодной группы первого коммутатора и объединен- ными выводами диодов катодной группы второго коммутатора, выход усилителя является первым выходом блока управления, вход усилителя подключен к выходу первого двухвходового элемента И, к первому входу которого подключен выход трехвходового элемента И, который является вторым выходом блока управления, второй вход первого двухвходового элемента И подключен к выходу первого нуль- органа, первый вход которого соеди-

Составитель А,Иванов Редактор Н.Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Заказ 625/60 Тираж 661 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Д/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул., Проектная, 4

o

15 0

25

30

нен с датчиком тока, а второй вход указанного нуль-органа предназначен для задания уровня тока, первый вход трехвходового элемента И подключен к выходу ВТ9РОГО нуль-органа, первый вход которого подключен к датчику напряжения, а второй вход этого нуль- органа через первый блок выделения модуля - к датчику частоты вращения, второй вход трехвходового элемента И подключен к выходу третьего нуль- органа, входы которого подключены соответственно к выходам второго и третьего блоков вьщеления йодуля, к третьему входу трехвходового элемента И подключен выход второго двух- входового эл€;мента И, входы которого соединены соответственно с выходами трехвходовых элементов ИЛИ и , одноименные входы которых Ьбъ- единены и подключены соответственно к выходам четвертого, пятого нуль- органов и четвертого блока вьщеления модуля, входы второго блока выделения модуля, пятого нуль-органа и первый вход четвертого нуль-органа объединены и предназначены для задания частоты вращения, входы третьего и четвертого блоков вьщеления модуля и второй вход четвертого нуль-органа объединены и соединены с датчиком частоты вращения.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение КПД и эффективности торможения. Указанная цель достигается тем, что в вентильный элек- Сигнал зодаииа fucrnomut ращения тродвигатель введены датчик 47 тока, датчик 48 напряжения источника питания и датчик 49 частоты вращения. Блок управления снабжен нуль-органами , усилителем 30, блоками 40- 41 выделения модуля, двухвходовыми элементами И 32, 44, трехвходовыми элементами И,ИЛИ, НЕ 44, 45, 46. Введение указанных блоков обеспечивает последовательное подключение секций обмотки якоря к источнику при торможении. Это, в свою очередь, дает возможность возвращать энергию, запасенную в инерционной нагрузке, в сеть при частотах вращения ротора, значительно меньших, чем номинальное. 1 ил. 6 сие тепу ния /иююпи ),15,W § (Л