Вентильный электродвигатель Советский патент 1988 года по МПК H02P6/00 H02K29/00 

73

зс

САЭ. 4

00

ЗтС

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и может быть использовано для создания вентильных двигателей с повышенной плавностью вращения.

Целью изобретения является повьппе ние точности стабилизации вращающего момента вентильного электродвигателя

На чертеже изображена функциональ ная схема вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, подключенную к источнику питания через тири- сторный преобразователь 2 частоты со звеном постоянного .тока, включающий управляемые вьтрямитель 3 и инвертор 4, соединенные через датчик 5 тока, датчик 6 положения ротора, выход которого подключен к входу системы 7 управления инвертором, тахогенератор 8, выход которого подключен к первому входу регулятора 9 частоты вращения. Второй вход регулятора 9 является входом задания частоты вращения, а выход подключен к первому входу регу- л:ятора 10 тока, второй вход которого подключен к выходу датчика 5 тока,а выход соединен с входом системы 11 управления выпрямителем. Вентильный электродвигатель содержит также последовательно соединенные интегратор 12 с входом Сброс и сумматор 13 и, кроме того, формирователь 14 импуль- сов, запоминающий элемент 15, резис- торную оптронную пару 16. Вход формирователя 14 импульсов подключен к выходу датчика 6 положения ротора,а выход - к входу Сброс интегратора 12 и к первому входу запоминающего элемента 15. Второй вход запоминающего элемента 15 соединен с датчиком 5 тока, а выход - с вторьм входом

сумматора и первым резисторным входом резисторной оптронной пары 16.Второй резисторный вход оптронной пары 16 подключен к выходу интегратора 12, вход которого подключен к объединенным первому и второму выходам резист торной оптронной пары 16, управляющий вход которой подключен к тахогенера- тору 8. Выход сумматора 13 подключен к третьему входу регулятора 10 тока. Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Развиваемый двигателем электромагнитный момент является функцией вьш- рямленного тока, протекающего в фазах

якорной обмотки синхронной мащины 1, величина которого определяется выходным напряжением вьтрямителя 3, проти- воЭДС инвертора 4 и угла поворота между коммутируемьми обмотками и обмоткой возбуждения электрической машины 1. Для неявно полюсной синхронной машины вьфажение электромагнитного момента в межкоммутационный период записывается следующим образом:

Vd sinCoC- l -pj,

где К - коэффициент момента двигателя;

Ij - выпрямленный ток; o.|codt - угол поворота ротора;

СО - частота вращения ротора двигателя;t - время;

5и - угол коммутации. Такая зависимость электромагнитного момента приводит к тому, что при числе фаз га 3 в кривой электромагнитного момента .присутствует переменная составляющая, величина которой зависит от угла опережения управления инвертором. Минимальная частота переменной составляющей равна частоте коммутаций тока в обмотках якоря синхронной машины.

Для стабилизации электромагнитного момента необходимо изменение тока в функции угла поворота (или времени при известной частоте вращения):

М

сг

Ij(t) -

К s-in U+ -/iu), I где статический-момент.

Величина тока в начальный момент межкоммутационного интервала

ld.

Мет

-pu)

В конце межкоммутационного интервала

dK

М

ст

2 K sinC-y -/iu)

ция

Обратная тригонометрическая функ- - наиболее точsin(Q t 3 / но описывается спадающей экспонентой.

Реализация этой функции достигается ; помощью цепи, включающей апериодическое звено с постоянным коэффициентом усиления и зависимой от частоты вращения постоянной времени, вьтол- ненной на базе интегратора 12, резис- торной опт.ронной пары 16 и сумматора 13. В результате на выходе сумматора в межкоммутационный интервал формиру- :ется дополнительный управляющий сиг- :нал, изменяющийся во времени по экс- ;поненциальному закону:

(f--fio) .И

;

Uj(t)

Kj,- К,()

где R - активное суммарное сопротивление силовой цепи; коэффициент передачи преобразователя 2; Крт коэффициент усиления регулятора 10 тока;

(G)- постоянная времени апериодического звена, зависимая от частоты вращения;

Uj - напряжение не выходе датчика 5 тока, пропорциональное току в звене постоянного тока в момент коммутации, за-- - поминаемое с помощью элемента 15 на время всего межком- мутационного интервала; К - коэффициент передачи датчика

5 тока. При повороте на угол рад датчик

6 положения ротора через систему 7 уравнения инвертора переключает обмотки синхронной машины 1, через формирователь 14 импульсов обнуляет ин- тегра тор 12 и дает разрешение на запоминание элементу 15. Работа схемы

повторяется через-каждые -г- рад поворота ротора.синхронной машины 1.

Таким образом, за счет формирования дополнительного сигнала управления на межкоммутационном интервале стабилизируется вращающий момент вентильного электродвигателя и расширяется диапазон регулирования частоты

, Q

5

о

5 «

5 0

5

0

вращения в область низких значений, что позволяет повысить точность остановки рабочих органов электромеханического оборудования.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, подключенную к источнику питания через ти- ристорный преобразователь частоты со звеном постоянного тока, включающий управляемые выпрямитель и инвертор, соединенные через датчик тока, датчик положения ротора, выход которого подключен к входу системы управления инвертором, тахогенератор, выход которого подключен к первому входу регулятора частоты вращения, второй вход которого является входом задания частоты вращения, а выход подключен к первому входу регулятора тока, второй вход которого подключен к выходу датчика тока, а выход соединен с входом системы управления I выпрямителем, последовательно соединенные интегратор с входом Сброс и сумматор, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности стабилизации вращающего момента, в него дополнительно введены формирователь импульсов, запоминающий элемент и резисторная оптронная пара, причем вход формирователя импульсов подключен к выходу датчика положения ротора, а выход - к входу Сброс интегратора и к первому входу запоминающего элемента, второй вход которого соединен с датчиком тока, а выход - с вторым входом сумматора и первьм резисторным входом резистор- ной оптронной пары, второй резистор- ный вход которой подключен к выходу , интегратора, вход которого подключен к объединенным первому и второму выходу резистсрной оптронной пары, управляющий вход которой подключен к тахогенератору, а выход сумматора подключен к третьему входу регулятора тока.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности стабилизации вращающего момента вентильного электродвигателя. Указанная цель достигается введением в вентильный электродвигатель формирователя 14 импульсов, запоминающего элемента 15 и резистор- ной оптронной пары 16. В результате на выходе сумматора 13 в межкоммутационный интервал формируется дополнительный управляющий сигнал, изменяющийся во времени по экспоненте и вводимый в основной закон управления выпрямителем 3 преобразователя частоты 2 синхронной машины 1. Это обеспечивает расщирение диапазона регулирования частоты вращения в область низких значений и повьш1ение точности ос-, танова электромехнического оборудования. 1 ил. i сл