Вентильный электродвигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K29/00 H02P6/00 

113

Изобретение отиоситс .я к электротехнике, может быть использовано ири создамиИ электроприводов с вентильными электродвигателями, коммутация обмоток которых, осуществляется зависи- мым преобразователем частоты со звеном постоянного тока,, и. является усовс ршеттствованием иэвестного устройства по авт.св, № 1257770.

Цель изобретения - повышение пере- гру.зочной способности электродвигателя при пуске.

На фиг.1 изображена схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - блок определения начального углового полол ения; на фиг, 3 - зависимости

вьгхопньпс напряжений блоков от коорди1наты углового положения ротора У ,

а также мгновенные значения тех же величии для определенного положения ротора .

Вентшгьный электродвигатель содер- выпрямитель 1 (фиг,), выход которого последовательно с дросселем 2 шунтиронанньм тиристором 3 подключен к входу итшертора 4, выход последнего соедшюн с обмотками якоря синхронной электрической машины 5, Управляющие цепи тиристоров выпрямителя через систему 6 импульсно-фазового управления подключены к устройству 7 выбора коммутации, которое одновременно подключено к блоку 8 управления тиристорог- 3, а также к управляющему входу ключа 9 режимов работы инвертора, упраЕ шющие цепи тиристоров инвертора могут быть подключены через устройство 10 управления и ключ 9 режимов работы либо к выходу распределителя 11 импульсов, либо к выходу системы 12 импульсно- фазового управления, которая через датчик 13 напряжения подключена к обмоткам якоря синхронной маши1- ы.5. Трансформатор 14 тока соединен с входом датчика 15 тока, выход которого соединен с первым входом первого интегратора 16, второй вход которого соединен с потенциометром 17 цепи задания момента нагрузки. Выход интегратора 16 подключен к первому входу второго интегратора 18, выход которого соединен с входом компаратора 19, выход которого соединен с входом распределителя 11 импульсов, входом 20 обнуления интегратора 18 и с входом устройства 7 выбора режимов коммутации. Блок 21 определения

5

5 о

5

0

5

0

5

начального пс ложения ротора подклв- к установочному входу распределителя 1 1 импул,сов и к обмотке управления ключа 22,. 1 ыхо,п. -фаэочуист- вительного б.яока 23 соединен с пхо- дом исходной информации распределителя 11 импу. п.сон..

Вен т ил ьный эле г; т р о д в и г ai е.п ь с оде р-- жит также блок 24 со ласовакия сигг-а- лов с з 1акопеременнь и знакопостоянным трехканальньгми выходами j .цогичес- кий блок 25 управления и упразляеь5Ь Й блок 26 нуле1зого состояния с входом обрат юй связи, причет ; к.шоч .22 снабжен дополрштельным зг:1 ыка1оп1имся контактом 27, а второй иич вгратор 18 - вторым входом, по икл ючепным sepes дополнительньш замыкающий контакт 27 к управляемого блока 26 нулевого состояния 5 вход обратной связи которого пол ключен к выходу второго интегратора 18, а управляющий вход -- к выходу логического 6j o- ка 25 управления. Вход пос.педнего подключен к выходу фазочувствитель- него блока 23, Блок 24 согласования сигналов но входу :и знакопеременному выходу включен Е; п.епь между ключом 22 и фазочувствительным блоком 23. Каждый канал знакопостоянного выхода блока 24 согласования сигналов подключен к соотиетствующему каналу входа управляемого блока 26 нулевого состояния.

Управляемый блок 26 нулевого состояния содержит су:чмируюш,ий компаратор 28 (фиг„2), входы которого подключены к каждоьгу кагшлу вхо.ца и входу обратной связиэ управляемые ключи 29 - 31 5 из которых включен параллельно соответствующему каналу входа, вход управления ка;вдого ключа 29 - 31 является входом уЦрав- ления блока 26 нулевого состояния, а выход сум 1ирующего компаратора 28 является выходом блока 26 нулевог о состояния.

Блок 24 согласования сигналов предназначен для согласования сигналов между якорными обмотками электрической машины 5 и системой управления, для согласования точки отсчета угл-ового положения ротора двигателя, для электрического разделения сигналов. Он состоит из трех однофазных трансформаторов 32-34 с двумя вторичными обмотками, 11е:р.вичные обмоткн 35-37 соединены в треугольник с

;елыо па л.1холк трансформатора начряженн, пропорциональных фазным ЭДС двигателя. Одни вторичные обмотки 38-АО трансформатороп подсоединяются на вход фазочувствитель- ного блока 23, друт ие - через выпрямительные мосты 41-43 на вход управляемого блока 26 нулевого состояния.

Логи ческий блок 25 управления IQ предназначен для преобразования сигналов с выхода фазочувствительного блока 23 в сигналы, необходимые для управления блоком 26 нулевого состояния. Он состоит из набора логических 5 элементов И-НЕ, соединенных между собой по представленной схеме.

Управляемый блок 26 нулевого состояния предназначен для выдачи нап-- ряжения, пропорционального координа-, 20 те положения ротора, с целью заряда , конденсатора второго интегратора 18. Управляемые ключи 29-31 в зависимости от сигналов управления логического блока 25 могут разрешать или не 25 разрешать прохождение информации с выхода блока 24 согласования сигналов на вход компаратора 28. В любом случае разрешение имеет место только на одном входе. Контакт 27 исключает зо влияние блока 26 нулевого состояния на интегратор 18 при раскручивании ротора синхронной машины 5. Замыкается контакт только при определении координаты ротора в неподвижном сое- „ тоянии.

Вентильный двигатель работает следующим образом.

В исходном состоянии схемы вентильного двигателя задающий сигнал 40 и (j равен нулю, напряжение на выходе выпрямителя 1 отсутствует. Положение координаты ротора У . После подачи- сигнала включения на первом выходе блока 21 определения начального поло- жения ротора появляется сигнал на включение ключа 22. Переменное напряжение, поданное в обмотку возбужде- ния синхронной машины 5, трансформируется в три фазы статорной обмотки gQ и поступает на вход блока 24 согла-со-. вания сигналов через контакты ключа 22. С знакопеременного выхода зтого блока 24 фазные напряжения якорных

и

Обмоток с амплитудами А, В, С ид, Ui, и J, подаются на вход фазочувствительного блока 23. В точке 44 схемы блока 23 получают три напряжения , (Фиг.З), которые, про55

0 Q

5

3 14

ХОДЯ че.рсэ угк.пители, создлют комбинацию сигнале. (Сигналы подаются в распределитель 11 импульсов и логический блок 23 управления, на выходе которого формируются сигналы t,На 3HaKonocTOHFijioM выходе блока 24 согласования появляются напряжения и , U24 J г4 которые подаются к входам компаратора 28 блока 26 нулевого х.остояния. Однако только сигнал Ujs с блока 25 не открывает ключ 29, и сигнал Uj проходит на вход компаратора 28, т.е. подключается канал, на котором имеет место напряжение, соответствующее первой трети полусимусоиды. Два других сигнала Ul, и L шунтируются открытыми клю/вТо

чами 30 и 31. На выходе блока 26 с помощью обратной связи формируется напряжение, пропорциональное координате ротора, которым заряжается конденсатор интегратора 18.

На вход распределителя 11 импульсов подается стробирующий сигнал записи исходной информации с фазочувствительного блока 23. С выхода распределителя 11 импульсов сигнал через ключ 9 и блок 10 управления подается к управляющим электродам двух тиристоров инвертора 4.

По истечении выдержки времени (примерно 0,8 с) отключается ключ 22. Напряжение на конденсаторе интегратора 18 запоминается. Подается напряжение задания на систему 6 импульсно- фазового управления, открываются тиристоры выпрямителя 1. Напряжение подается к обмоткам якоря синхронной машины 5. Появляется ток якоря двигателя, который через трансформатор 14 тока поступает на вход датчика 15 и далее на первый вход первого интегратора 16. Как только напряжение на первом входе становится больше напряжения с потенциометра 16, трогается ротор двигателя 5 и интегратор 18 начинает интегрировать напряжение предварительного заряженного конденсатора.

При достижении на выходе второго интегратора 18 напряжения определенной величины срабатывает компаратор 19, импульсный сигнал которого подается на ключ разряда конденсатора интегратора 18 через вход 20 обнуления, в распределитель 11 импульсов, в устройство 7 выбора режимов коммутации. Этот сигнал через блок 6 пе5 1

реподит пыпрямитель 1 в инверсный режим, а также отказывает тиристор 3 через блок 8, Через ключ 9 и блок управления 10 сигнал с распределителя 1 импульсов снимает управляющий сигнал с. одного тиристора инвертора иподает па следующий, В этот момент Происходит режим коммутации инвертора 4 путем запирания тока выпрямителя .

После исчезновения тока двигателя выпрямитель 1 возвращается в гзыпря- мительный режим, отключается тирис- top 3, второй интегратор 18 интегрирует с нулевого состояния под действием изменяющегося (увеличиваюп;его- ся) напряжения с первого интегратора 16. Интегрирование происходит, пока не срабатывает компаратор 19. Последующие моменты коммутации происходят аналогично описанному.

Когда частота следования импульсов с компаратора 19 достигает определенной величины (частота вращения ротора примерно 8-10% от номинальной) , устройство 7 выбора режимов работы переключает ключ 9 на систему 2 импульсно-фазового управления, синхронизация которой осуществляется от фаз обмото.к статора через датчик 13 напряжения. Одновременно прекращается подача сигналов управления в систему 6 импульсно-фазового управления и блок 8 управления тиристором 3

Таким образом, за счет определени положения ротора в шестидесятиградусной зоне достигается пуск электрической машины с максимальным момент ом. В результате этого уменьшается время пуска и увеличивается перегрузочная способность вентильного двигателя.

2563

Форму л л

п rt с о р

1 I Ч И я

вентильный з.пйктродвигач-сль по авт,св. № 1257770, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения перегрузочной способности электродвигателя при пуске, в Hei o дополнительно введены блок согласования сигналов со знакопеременным и знакопостоянным трехканальными выходами, логический блок -уттравления и управляемый блок нулевого состояния с входом обратной связи, причем ключ снабжен дополнительным замыкающим контактом, а второй интегратор - вторым входом, подключенным через дополнительный замыкающий контакт к выходу управляемого блока нулевого состояния, вход обратной связи которого

подключен к выходу этого интегратора, управляющий вход - к выходу логического блока управления, вход которого подключен к выходу фазочувст- вительного блока, входом соединенного со знакопеременным выходом блока согласования сигналов, вход которого соединен с ключом, а каждый канал знакопостоянного выхода блока согла- сования сигналов подключен К соответс(гвующему каналу входа управляемого блока нулевого состояния, причем управляемый блок нулевого состояния включает в себя суммирующий компаратор, входы которого подключены к

каждому каналу входа и входу обратной связи, управляемые ключи, каждый из которых включен параллельно соответствующему каналу входа, вход управления каждого ключа является входом управления блока нулевого состояния, а выход суммирующего компаратора является выходом блока нулевого состояния.

®-

:|;

Ы

Ю

Ы

«о

Редактор М.Бланар

Составитель А.Иванов Техред В.Кадар

Заказ 3121/52Тираж 659 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,, д. 4/5

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

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение перегрузочной способности. Указанная цель достигается введением в вентильный электродвигатель блока 24 согласования сигналов, логического блока 25 управления и управляемого блока 26 нулевого состояния. В устройстве обеспечивается Определение положения ротора синхронной машины 5 в шестиградусной зоне, что дает возможность осуществить пуск с максимальным моментом, а следовательно, уменьшить время запуска. 3 ил. СЛ N)