Вентильный электродвигатель Советский патент 1989 года по МПК H02P6/00 H02P6/08 H02K29/06 

4

to

4 4; СО

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным электродвигателям, и может быть использовано в системах следящего по- ЭИ1ШОННОГО электропривода.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования дополнительной информации о координатах для управления в системе электропривода,

На фиГо 1 изображена структурная схема вентильного электродвигателя; на фиг„ 2 и 3 - векторные диаграммы питающих напряжений емкостного фазовращателя в режиме определения основных координат электродвигателя и в режиме управления частотой вращения соответственно; на фиг 4 - выходная характеристика емкостного фазовращателя, используемого при работе в ре- жиМе опредапения основных координат электродвигателя; на фиг, 5 - выходная характеристика емкостного фазовращателя, используемого при управлении вентильным электродвигателем; на фиг, 6 - эпюры напряжений, поясняющие работу вентильного электродвигателя; на фиг, 7 - эпюры напряжений, поясняющие работу формирователя пилообразного напряжения.

Вентильный электродвигатель содержит синхронный двухфазный электродвиделителя 8 частоты полкл ючен к ду высокочастотного генератора Вход формирователя 10 пилоо

, ного напряжения подключен к до тельному выходу первого делите частоты, а выход подключен к о входу блока II сравнения, на в вход которого поступает сигнал

10 равления частотой вращения, Лв хода блока сравнения подключен первым двум дополнительным вхо трехканального переключателя 7 жений, третий дополнительный в

15 которого соединен с дополнител выходом первого делителя часто входом второго делителя 12 час выход которого подключен к упр щим входам трехканального 7 и

20 канального 3 переключателей на жений Вентильный электродвига содержит также блок 13 вычисле угловых координат, один вход к го соединен с выходом высокоча

25 го генератора 9, а другой под чен к одному из двух дополните выходов двухканального переклю ля 3 напряжений, который допол ными выходами подключен к одно

30 ку 14 определения направления ния,

Формирователь 10 пилообразно напряжения предназначен для пр разования последовательности о

гатель 1 (фиГоО, якорная обмотка ко- j лярных импульсов с частотой fj

49: 443

делителя 8 частоты полкл ючен к выходу высокочастотного генератора 9, Вход формирователя 10 пилообраз, ного напряжения подключен к дополнительному выходу первого делителя 8 частоты, а выход подключен к одному входу блока II сравнения, на второй вход которого поступает сигнал уп10 равления частотой вращения, Лва выхода блока сравнения подключены к первым двум дополнительным входам трехканального переключателя 7 напряжений, третий дополнительный вход

15 которого соединен с дополнительным выходом первого делителя частоты и входом второго делителя 12 частоты, выход которого подключен к управляющим входам трехканального 7 и двух20 канального 3 переключателей напряжений Вентильный электродвигатель содержит также блок 13 вычисления угловых координат, один вход которого соединен с выходом высокочастотно25 го генератора 9, а другой подключен к одному из двух дополнительных выходов двухканального переключателя 3 напряжений, который дополнительными выходами подключен к одному бло30 ку 14 определения направления вращения,

Формирователь 10 пилообразного напряжения предназначен для преобразования последовательности однопов

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования дополнительной информации о координатах управления в системе электропривода. Указанная цель достигается в вентильном электродвигателе переключением напряжения питания емкостного фазовращателя 5 с помощью трехканального переключателя 7 напряжения. На фазовращатель 5 питание поступает или от высокочастотного генератора 9 через делитель частоты 8, либо через формирователь 10 пилообразного напряжения и блок 11 сравнения. Сигналы с выхода фазовращателя 5 через блок 4 выделения фазового сдвига и двухканальный переключатель 3 напряжений подаются либо на вход преобразователя 2 частоты, либо на входы блока 13 вычисления угловых координат и блок 14 определения направления вращения ротора синхронного электродвигателя 1, что в дальнейшем может быть использовано для регулирования частоты вращения электродвигателя и реверсирования. 7 ил.

торого подключена к выходам полупроводникового преобразователя 2 частоты, входы управления которого подключены к двум основным выходам двухканального переключателя 3 напряже- НИИ, два основных входа которого подключены к выходам блока 4 выделения фазового сдвига, два основных входа .которого соединены с выходами датчика положения ротора, выполненного в виде емкостного фазовращателя 3, а опорный вход блока 4 соединен с выходом опорного сигнала блока 6 формирования синусоидальных напряжений, выходы которого подключены к входам емкостного фазовращателя 5. Три основных входа блока 6 подключены к трем выходам трехканального переключателя 7.напряжений, а опорный вход блока 6 подключен к дополнительному выходу первого делителя 8 частоты, три основных выхода которого подключены к основным входам трехканапь ного переключателя 7 напряжений,Вход

5

0

0

5

последовательность пилообразных импульсов Пф с частотой 2fo (фигЛ)о

Второй делитель 12 частоты представляет собой делитель на четыре На его вход поступает последовательность Up, на выходе формируется последовательность и (фиг,6).

Блок 14 определения направления вращения выполнен в виде триггера с раздельными входами.

Вентильный электродвигатель работает следующим образомь

Последовательность импульсов высокой частоты fьц(фиг,6) с выхода генератора 9 поступает на вход первого делителя, на выходах которого имеют место четыре последовательности импульсов и,, , и , Но, (фиг,2), причем и р, принимается за опорную, и д - инверсна относительно U,, , а последовательности U и Uj, сдвинуты относительно опорной на. + /2 и -н/2 Соответственно, Последовательность импульсов поступает на вход

ормирователя If) пипо(1бразног(

1АЧ2443 нлирявт т э и ч т п

жеггия, на выходе которого имеет место напряжение U

п

(фиг.5), поступающее на один из выходов блока сранения, на другой вход которого подается управляющее напряжение I) у о

На выходе блока 11 имеют место две последовательности импульсов

и

и

0 }0

но другой и i V

угол

П( п 1,-2,t)

довательности U

инверсных одна относител сдвинутых по фазе на

относительно после01

Векторные диаграи

и

30

10

И

мы последовательностей U,, ,

приведены на фиг.З. На выходе трехканального переключателя 7 напряжений в зависимости о напряжения U име-от место последовательности П., . II ,„, и, и и или

«1 fO to

последовательности И

и

О1

и

.

01 «

эо

и

to

Клок 6 формирует синусоидальные напряжения Uj, U , 11, II , которые используются для питания датчика положения ротора на основе емкостного фазоврап1ателя 3

Выходные сигналы фазовращателя бы t -2 представляют собой два синусоидальных сигнала сдвнутых по фазе один относительно другого на |Г/2 (для двухфазной электрической машины).

Блок 4 вьщеления фазового сдвига позволяет выделить в виде двух последовательностей импульсов 1,И фазовый сдвиг между Up и U - -Г

а также между U и U , - с гСфиг.

Длительности импульсов f, и С. н выходе этого блока равны сдвигу фаз ц и с/ вьпсодных сигналов фазовращателя относительно опорного и,,,.

При переключении напряжения блоком 7 будет изменяться питающее напряжение фазовращателя 5 и, следовательно, его выходная характеристика Так, для питающих напряжений фазоврщателя, векторная диаграмма которых приведена на фиго2, выходная характеристика {f(d} изображена на фиг.4о Для питающих напряжений, векторная диаграмма которых приведена на фиг.З, выходная характеристика изображена для различных ц; на фиг,5.

Для получения информации об угловом положении ротора электродвигателя предпочтительнее использовать фазовращатель в режиме, обеспечивающем

Ч2443 - ю

15

выходную характеристику t,4o ;, изображенную на фиГп4р Режим фаэонряща- теля, обеспечиваю1ций выходную характеристику (/(а ), изображенну 1 на фиг,,5, предпочтительно использовать для управления частотой вращения электродвигателя, что можно достичь, изменяя ( при помощи блока 1 1 „Для чередования во времени этих двух режимов работы емкостного фазовращателя и предназначай трехкаиальный переключатель 7 напряжений.

Двухканальный переключатель 3 передает сигналы , и -Jj либо на преобразователь 2 частоты, либо на блок 14 определения направления вращения и блок 13 вычисления угловых координат. При питании фазовращателя напряжениями, векторная диаграмма которых изображена нл Фиг.З, последовательности , и поступают на полупроводниковый преобразователь 2 частотЫо При питании фазовращателя 25 напряжениями, изображенными на фиг 2, последовательности 1, и С2 поступают на блок определения направления вращения, а одна из последова-, тельностей t, или Jj поступает на блок вычисления угловых координат.

Направление вращения Sign tv определяется в блоке 14 сигналом на выходе триггера, на вход которого по сигналу одной из последовательностей С, или c j заносится другая.

Угловые координаты вычисляются в блоке 13. путем заполнения импуль20

ЗС

35

сов

или

длительность ко0

торых пропорциональна фазовому сдвигу напряжений U , или U g относительно опорного сигнала TJ сокочастотными импульсами нератора 9.

«

ч

вы- ге45

50

55

Таким образом, периодическим из менением питающих напряжений емкостного фазовращателя обеспечиваются управление частотой вращения вентильного электродвигателя и определение сигналов о направлении вращения и угловых координатах, тем самым достигается расширение функциональных возможностей для использования в системах электропривода.

Формула изобретения

Веитильный электродвигатель,содержащий синхронный двухфазный элект10

15

одвигатель,якорная обмотка которого одклкмена к выходам полупроводникоого преойразователя частоты с вумя управляющими входами, двухка- нальный блок выделения фазового сдвиа, два основных входа которого соеинены с выходами датчика положения ротора, выполненного в виде емкостного фазовращателя, установленного на валу электродвигателя, а о1Торный вход блока выделения фазбвого сдвига соединен с выходом опорного сигнала блока формирователей синусоидальных напряжений, выходы которого подключены к входам емкостного фазовращателя, а вход связан с дополнительным выходом первого делителя частоты, подключенного к выходу высокочастотного генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения дополнительной ииформации о координатах управления, используемых в системе электро- 25 привода, в него введены формирователь пилообразного напряжения,блок сравнения с прямым и инверсным выходами, второй делитель частотыjуправляем трехканальный с четырьмя основными, двумя дополнительными и управляющим входами и двухканальный с двумя основными и двумя дополии- тельньв т выходами переключателя напряжений, блок определения направления вращения и блок вычисления угло20

30

35

и.

01

изо

-

%

20

фиг.2

вых координат, причем два основных входа двухканального переключателя напряжений подключены к выходам блока выделения фазового сдвига, два основных его выхода подключены к входам управления полупроводникового преобразователя частоты, два дополнительных его выхода соединены с входами блока определения направления

вращения, а управляющий вход соединен с выходом второго делителя частоты и с управляющим входом трехканального переключателя напряжений, три выхода которого подключены к трем основным входам блока формирования синусоидальных напряжений, три основных вхо

да подключены к трем основным выходам первого делителя частоты, а три дополнительных входа - соответственно к прямому и инверсному выходам блока сравнения и к дополнительному выходу первого делителя частоты,входу второго делителя частоты и опорному входу блока формирования синусоидальных напряжений, при этом блок вычислеиий угловых координат первым входом подключен к одному из дополнительных выходов двухкайального переключателя напряжений, а вторым - К выходу высокочастотного генератора, дополнительный выход первого делителя частоты соедииен с входом формирователя пилообразного напряжения, выходом подключенного к одному из входов блока сравнения о

Uoi

фиг.З

-///I

Ц}иг.

/5 hl ri n Jnjn-jn rTJn J LrLrL

Uoi t/to UIQ

Upn иуч

и ю

ih

Uy

Un

UjJI

Uzi U(n

J-l

гтгтгтп

j-I I-I r

t t

t

t 7

7 7

T r

Ш2.5

Uo

Us

Ua

ffc

fpuii