Вентильный электродвигатель с токовым регулированием Советский патент 1989 года по МПК H02P6/00 H02P6/12 H02K29/06 

3149

Изобретение относится к ;злектро- техннке, в частности к управляемым вентильным электродвигателям.

Целью изобретения является улучшение массогабаритньгх показателей.

На фиг.1 представлена принципиальная схема вентильного электродвигателя на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу его узлов

Вентильньш электродвигатель с токовым регулированием (фиг.1) содержит электрическую машину 1, якорная обмотка с фазами 2-4 которой подключена к выходам мостового преоб- разователя 5 частоты на полностью управляемых ключах, образующих анодную 6 и катодную 7 г руппы, основные входы 8-13 которых подключены к источнику 14 управляющих сигналов, а дополнительные входы объединены и образуют два входа 15, 16 токового регулирования анодной и катодной групп ключей, один из входов токового регулирования, например 15, анодной группы (6) подключен к выходу 17, например, первого логического элемента 18 ЗАПРЕТ, управляюц|Д1Й вход 19 -которого подключен к прямому выходу 20 счетного триггера 21, к ин- версному выходу 22 которого подключен управляющий вход 23 второго логического элемента 24 ЗАПРЕТ. Ин- формационньш вход 25 элемента 24 ЗАПРЕТ объединен с информационным вхо- дом 26 первого логического элемента 18 ЗАПРЕТ и подключен к выходу 27 источника 28 импульсов токового регулирования и счетному входу 29 счетного трип ера 21. Информационный вход триггера 21 соединен с инверсным его вых(5дом 22. Выход 30 второго логического элемента 24 ЗАПРЕТ подключен к входу 16 токового регулирования катодной группы 7 ключей мостового преобразователя 5 частоты силовые входы которого подключены к источнику 31 питания.

Электрическая маишна 1 в конструктивном отноше} ии может быть выполне-

на как синхроннои, так и асинхрон- нсй с произвольным количеством фаз (бьютки якоря. Преобразователь 6 частоты выполнен на полностью управляемых ключах 32-37 (транчисто- pax, герконах) . У этом случае встречно-параллельно каждому ключу должен быть включен диод моста обратного тока для исключения пе1)енапряжеиий

Q

5 0 5 0 5 д

0

5

на ключе в момент его принудительного запирания.

Управление процессом естественной коммутации секций обмоток якоря может осуществляться как по разомкнутой схеме (например, когда источник 14 управляющих сигналов содержит задающий генератор и распределитель импульсов, на 2 m выходах которого сформированы управляющие сигналы), так и по замкнутой схеме (когда источник 14 управляющих сигналов представляет собой датчик положения ротора, на 2 га выходах которого также сформированы управляющие сигналы, обеспечиваюпц1е последовательное подключение секций обмотки якоря электрической машины к источнику питания для создания однонаправленного электромагнитного момента) .

Управление процессом импульсного токового регулирования может осуществляться как по разомкнутой схеме, например, когда источник 28 импульсов токового регулирования представляет собой ЫИМ-модулятор, так и по замкнутой схеме, когда источник 28 импульсов токового регулирования содержит датчик тока электрической мащины и пороговый элемент. В последнем случае возможно регулирование тока по методу токовый коридор.

Счетный триггер 21 может выполняться на базе D-триггера, инверсный выход которого Подключен на информационный D-вход. Логические схемы 18 и 14 ЗАПРЕТ могут вьтолняться на базе логических схем 2-И-НЕ.

Вентильный электродвигатель с токовым регулированием работает следующим образом.

Предположим, что осуществляется импульсное токовое регулирование и ротор вентильного электродвигателя движется внутри межкоммутационного интервала, на котором в паузах токового регулирования (интервал времени t,-t, tj-t, на фиг. 2) фазы 2 и 4 обмотки якоря подключены, например, к источнику 31 питания с помощью ключей 32 и 37 преобразователя 5 частоты и ток I в них нарастает. Это обеспечивается тем, что на выходах 8 и 11 источника 14 управляющих сигналов, а также на выходах 17 и 30 логических элементов

5

ЗАПРЕТ присутствуют единичные управляющие сигналы Uj , и,, и,7 , Ujo

На интервале времени t,j-t, на выходе 27 источника 28 импульсов токового регулирования присутствует единичный сигнал U-. . В импульсе токового регулирования фазы 2 и 4 обмотки якоря отключены от источника питания посредством закрытия ключа 37 катодной группы 7 преобразователя 5 частоты. На управляющем входе 11 указанного ключа отсутствует единичный открывающий сигнал U. На рассматриваемом интервале времени ЭДС самоиндукции фаз 2 и 4 разряжается через замкнутый ключ 32 анодной группы 16 и диод при ключе 34 той же группы, при этом ток двигателя спадает в указанном контуре. Закрытое состояние ключа 37 обеспечивается тем, что на управляющем входе 23 элемента 24 ЗАПРЕТ присутствует разрешающий единичный сигнал Ujj, и проинвертированный единичный импульс токового регулирования Uj/ поступает на цепи управления ключей катодной группы 7, блокируя их включение. Открытое состояние ключа 32 анодной группы 6 обеспечено тем, что на управляющем входе 19 элемента 18 ЗАПРЕТ присутствует запрещающий нулевой сигнал 1 и на выходе 17 элемента 18 принудительно установлен единичный сигнал U не препятствующий прохождению сигнала U g с выхода источника 14 управляющих сигналов на цепь управления ключа 32.

В момент времени t с приходом очередного импульса на вход 29 счетного триггера 21 изменяются уровни логических сигналов I ю и U 77 на выходах 20 и 22 указанного триггера, а на интервале времени t -t g опять появляется единичньш импульс токового регулирования U,, фазы 2 и 4 обмотки якоря вновь отключаются от источника питания, но уже (в отличие от предыдущего импульса токового регулирования) посредством закрытия ключа 32 анодной группы 6 преобразователя 5 частоты. На управляющем входе ключа 32 отсутствует управляющий сигнал. На рассматриваемом интервале времени ЭДС самоиндукции фаз 2 и 4 разряжается через замкнутый ключ 37 катодной группы 7 и диод при ключе 35 той же группы, ,ток двигателя I ) спадает. Закрытое

5

941886

состояние ключа 32 анодной группы 6 обеспечивается тем, что на управляющем входе 19 элемента 18 ЗАПРЕТ присутствует разрешающий единичный сигнал и Jo и проинвертированный единичный импульс токового регулирования U,jj поступает на цепи управления ключей анодной группы 6, блоки10 руя их включение. Открытое состояние ключа 37 катодной группы 7 обеспечено тем, что на управляющем входе 23 элемента 24 ЗАПРЕТ присутствует запрещающий нулевой сигнал U и на

15 выходе 30 элемента 24 принудительно установлен единичный сигнал Uj, не препятствую Ш1й прохождению сигнала и с выхода источника 14 управляющих сигналов на цепь управления клю20 ча 37.

В момент времени t с приходом очередного импульса на вход 29 счетного триггера 21 изменяются .уровни логических сигналов U,o и U

25 на выходах 20 и 22 указанного триггера и процесс поочередного распределения импульсов токового рег у- лирования между ключами различных групп преобразователя частоты повто30 ряется, начиная с момента времени , аналогичного описанному на интервале времени . Из анализа диаграмм фиг.2 видно, что частота коммутации каждого из ключей 32 и 37 преобразователя 5 частоты в режиме импульсного токового регулирования вдвое ниже частоты коммутации тока двигателя 1а.

Таким образом, за счет организации поочередной работы групп ключей мостового преобразователя частоты в режиме токового регулирования вдвое снижается частота переключения каждого из ключей без увеличения их числа, тем самым достигается при тех же энергетических показателях поставленная цель - улучшение массогаба- ритных показателей вентильного электродвигателя с токовым регулированием.

40

45

50

Формула изобретения Вентильный электродвигатель с токовым регулированием, содержащий электрическую машину, фазы якорной обмотки которой подключены к выходам мостового преобразорателя частоты на полностью управляемьк ключах, образующих анодную и катодную группы.

основные входы управления которых подключены к выходам источника управляющих сигналов, дополнительные входы анодной группы ключей объединены и образуют вход токового регулирования анодной группы ключей, который подключен к выходу одного логического элемента ЗАПРЕТ, управляющий вход которого подключен к прямому выходу счетного триггера, к инверсному выходу которого подключен управляющий вход другого логического элемента ЗАПРЕТ, информационные входы логических элементов объединены

lit

tj h s fs h Фиг.г

и подключены к выходу источника импульсного токового регулирования и счетному входу счетного триггера, информационный вход которого соединен с инверсным его выходом, о т- л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью улучшения массогабаритных по- казатешей, катодная группа ключей снабжена дополнительными входами, которые объединены и образуют вход токового регулирования катодной группы ключей, к которому подключен выход второго логического элемента ЗАПРЕТ.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей. В вентильном электродвигателе с токовым регулированием сигналы импульсного токового регулирования поступают поочередно на цепи управления различных групп 6, 7 и ключей 32-37 преобразователя частоты 5 через два логических элемента ЗАПРЕТ 18, 24. Это позволяет в два раза снизить частоту переключения каждого из ключей преобразователя частоты 5 по сравнению с регулированием тока с помощью одной группы ключей. 2 ил.

Составитель М.Сон Редактор А.Маковская Техред А. Кравчук

Заказ 4127/54

Тираж 550

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушскяя наб., д. 4/5

Корректор С.Шекмар

Подписное