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

(21)3881429/24-07

(22)10.04.85

(46) 07.04.88. Бюл. № 13

(71)Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола

(72)А. Н. Корабельников, С. Г. Воронин, В. М. Сандалов и А. Ю. Мурзин

(53)62-83:621.313.292(088.8)

(56)Патент США № 4162435, кл. 318-138, 1979.

Заявка Японии № 58-25038, кл. Н 02 Р 6/00, 1983.

(54)ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в гироскопических системах и звуко- видеозаписываю- щей аппаратуре, в устройствах радионавигации. Целью изобретения является упрощение и повышение надежности. Указанная цель достигается введением в вентильный электропривод схемы пуска (СП), формирователя 4 коротких импульсов, схемы ИЛИ 6, входами подключенной к выходам СП 5 и формирователя 4, а выходом - к входам блока 7 управления и СП 5. Кроме того, делитель напряжения 2 подключен параллельно источнику 9 питания, а второй вход компаратора 3 - к нейтрали якорной обмотки 1 синхронного двигателя. В результате обеспечивается косвенный способ формирования сигнала ЭДС, под действия которой обеспечивается коммутация ключей ин- . вертора 8 с меньшим количеством компараторов, и повышается устойчивость работы электропривода. 3 ил.

g

(Л

со

00

Ю

Q}l/.f

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в большинстве систем и установок с простыми циклограммами работы, предпочтительно в высокоскоростных электроприводах, в частности в гироскопии, звуко- и видеозаписи, радионавигации и т.д.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности.

На фиг. 1 представлена блок-схема вентильного электропривода; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Электропривод содержит синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов и трехсекционной разомкнутой якорной обмоткой 1, резистивный делитель 2 напряжения. Средняя точка делителя 2 напряжения и нейтраль обмотки 1 . подключены к соответствующему входу компаратора 3 напряжения, выход которого соединен с входом формирователя 4 импульсов. Выход формирователя 4 и выход схемы 5 пуска подключены к входам схемы ИЛИ 6, выход которой соединен с входом схемы 5 пуска и с входом блока 7 управления, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного инвертора 8, силовые входы инвертора 8 - к источнику 9 питания, а выходы - к внешним выводам обмотки 1 электродвигателя. Параллельно источнику 9 питания подключен резистивный делитель 2 напряжения. Блок 7 управления выполнен в виде щагового переключателя.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Шаговый переключатель 1 работает согласно временной диаграмме (фиг. 2), и обеспечивает преобразование входной последовательности коротких импульсов (F) в шесть последовательностей импульсов (Y, , Yj, Yj, Z.,, Zj, Zj). Один цикл этих последовательностей равен шести периодам входной частоты F, импульс каждой выходной последовательности равен двум периодам входной, что соответствует 120 ал. град, относительно сигналов ЭДС вращения. Сигналы внутри групп (Y,, YZ, Yj) и (Z, , Z, Zj) сдвинуты между собой также на 120 эл. град, а эти группы сдвинуты относительно друг друга на 180 эл. град. При этом сигналы Y,, YZ , Yj, воздействуя на ключи инвертора 8, подключают соответственно первую, вторую и третью секции двигателя к плюсу, а сигналу Z.,, Zj, Z - к минусу источника 9 питания.

Таким образом, в каждый момент времени одна из секций обмотки 1 подключена к полюсу источника 9 питания и напряжение на ней равно

и и-и„

где и - напряжение источника 9 питания; U(, - потенциал средней точки обмотки

1 двигателя относительно минуса источника 9 питания. Другая секция подключена к минусу источника 9 питания и напряжение на ней равно

и -Uo

В то же время.,.

+ Ь 43-;

10

-f rJ +L

Г

где ,3 3 -ЭДС вращения и токи секций, подключенных соответственно к плюсу и минусу источника 9 питания;

r,L-активное сопротивление и индуктивность секций.

Суммируя алгебраически приведенные уравнения, определяем потенциал средней точки обмотки 1 двигателя

и ..OVD- , ciCJ -U) °- г г +

Используя известные соотношения для алгебраической суммы токов в узле

и суммы синусоидальных ЭДС + ,

где ео - ЭДС отключенной в текущий момент времени секции, получаем выражение для потенциала средней точки обмотки 1 двигателя

30

и,, ее + §35

присущее данному способу коммутации. Поскольку напряжение на средней точке введенного резистивного делителя 2 всегда равно

и и

2-

то, согласно схеме подключения компаратора 3, дифференциальное напряжение на 40 его входах оказывается пропорциональным ЭДС (Е) вращения, отключенной в текущий момент секции обмотки 1 двигателя

т т I г 6о

Uo-Up

Так, между позициями А и В (фиг. 3) шаговый переключатель 7 находится в состоянии YI 1, Z l, 0, в результате чего к плюсу подключена первая секция, к минусу - вторая, и отключена третья.

50 На входе компаратора 3 действует ЭДС (Е) вращения отключенной третьей секции, которая в конце этого такта коммутации меняет свой знак (позиция В), компаратор 3 переключается, а на выходе формирователя 4 вырабатывается очередной импульс

55 положения ротора. Под действием этого импульса шаговый переключатель 7 переходит в очередное новое состояние Y 1, Zj l, , а на вход компаратора

3 подключается ЭДС очередной отключенной секции, (второй), которая в конце этого такта также изменяет свой знак и т.д.

Приведенный алгоритм работоспособен при условии, что ток в отключенной секции к моменту перехода ЭДС отключенной секции через ноль (позиции А, В и т.д.) отсутствует, что справедливо для большинства вентильных двигателей.

Для создания начального вращения используется схема 5 пуска, которая может быть выполнена как одновибратор с заданным периодом генерации импульса. При неподвижном роторе этот одновибратор генерирует первый импульс пуска, который, про10

схема стабилизации скорости, схема центрирования импульсов.

Применение изобретения позволяет сократить число занятых в схеме управления компараторов напряжения при полностью идентичном функционировании электропривода, соответственно упростить схему электропривода и повысить ее надежность.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов, якорная обмотка которого подключена через инвертор

ходя через элемент ИЛИ 6, поступает на 15 к источнику постоянного тока, блок управвход щагового переключателя 7 и, одновременно, на вход запуска одновибратора (вход схемы 5 пуска). В результате щаговый переключатель 7 переходит в новое состояние, переключая секции 1 двигателя, а схема пуска на запуск очередного импульса. Если период генерации импульса в схеме 5 пуска выбран на частоте приемистости двигателя, последний начинает вращаться в синхронном режиме. Генерируется ЭДС

20

ления, выходом соединенный с управляющим входом инвертора, резистивный делитель напряжения, компаратор напряжения, один вход которого соединен со средним выводом делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, введены схема пуска, формирователь коротких импульсов, схема ИЛИ, входы которой подключены соответственно к выходам схемы пуска и формирователя ковращения и привод переходит в режим 25 ротких импульсов, выход - к входам схесамокоммутации, при этом схема 5 пуска автоматически отключается, поскольку частота импульсов на ее входе запуска становится выще ее собственной частоты.

В случае необходимости в устройстве могут быть введены также вспомогательные блоки, как схема селекции импульсов.

30

мы пуска и блока управления, вход формирователя коротких импульсов подключен к выходу компаратора, второй вход которого соединен с нейтралью якорной обмотки синхронного электродвигателя, а делитель напряжения подключен параллельно источнику питания.

схема стабилизации скорости, схема центрирования импульсов.

Применение изобретения позволяет сократить число занятых в схеме управления компараторов напряжения при полностью идентичном функционировании электропривода, соответственно упростить схему электропривода и повысить ее надежность.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов, якорная обмотка которого подключена через инвертор

к источнику постоянного тока, блок управ0

ления, выходом соединенный с управляющим входом инвертора, резистивный делитель напряжения, компаратор напряжения, один вход которого соединен со средним выводом делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, введены схема пуска, формирователь коротких импульсов, схема ИЛИ, входы которой подключены соответственно к выходам схемы пуска и формирователя ко

мы пуска и блока управления, вход формирователя коротких импульсов подключен к выходу компаратора, второй вход которого соединен с нейтралью якорной обмотки синхронного электродвигателя, а делитель напряжения подключен параллельно источнику питания.

::

-hrnKV

UU

L L L I L

А &

Риг.З