Вентильный электропривод Советский патент 1989 года по МПК H02P6/00 H02P6/24 

СЛ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в элект приводах с инерционной нагрузкой, - работающих в тормозных режимах. I Целью изобретения является повы- |шение КПД и надежности, I На фиг.1 изображена функциональная схема электропривода; на фиг.2 - диаграмма напряжения на выходах функциональных узлов электропривода.

Вентильный электропривод содержит электродвигатель 1, ротор которого механически связан с датчиком 2 положения ротора, одноименные вьшоды секций 3,4 и 5 якорной обмотки подключены к соответствующим выходам ком- мутатсра, входы . питания которого подключены к источнику 6 питания через датчик 7 тока. Коммутатор выполнен на ключах 8,9 и 10, каждьй из которых состоит из транзистора и параллельно ему включенного диода. Вторые выводы секций 3,4 и 5 якорной обмотки объединены и через дроссель 11 подключены к объединенньм силовым выводам первого 12 и второго 13 управляемых ключей. Вторые силовые выводы ключей 12 и 13 подключены соот- ветственно к первому и второму выво- дам источника 6 питания. Параллельно источнику 6 питания включена дополнительная нагрузка 14. Электропривод содержит также широтно-импульсный ре гулятор тока с входами: управления 15, обратной связи 16 и ограничений напряжения 17. Широтно-импульсный регулятор выполнен в виде последовательно включенных алгебраического сумматора 18, вход Которого образует входы регулятора, усилителя ,19 и ши- |ротно-импульс1чого модулятора 20. Противофазные выходы широтно-импульсно- |го модулятора 20 подключены к входам управления первого 12 и второго 13 ключей. Вход обратной связи широтно- |импульсного регулятора подключен к |датчику 7 тока. Входы управления ком- |мутатора связаны через блок 21 формирования сигналов датчика 2 положения ротора с датчиком 2 положения ротора : Электропривод дополнительно содер- |жит блок 22 ограничения напряжения, 1ВХОД которого подключен к первому вы- :воду источника 6 питания, а выход - I к ВХОДУ 17 ограничения напряжения |широтно-импульсного регулятора. Блок |22 ограничения напряжения включает :в себя источни1{ 23 опорного напряжения, элемент 24 сравнения, корректирующий усилитель 25 и диод 26, выход которого является выходом блока 22

ограничения напряжения, а вход подключен к усилителю 25, вход которого подключен к выходу элемента 24 сравнения, Первьй вход элемента сравне- - ния подключен к источнику 23 опорноQ го напряжения, а второй вход образует вход блока 22 ограничения напряжения.

Вентильный электропривод работает следующим образом,

5 При подаче на вход 15 управления сигнала положительной полярности на выходе широтно-импульсного модулятора 20 вырабатываются импульсы напряжений для управления ключами 12 и

0 13 (фиг.2). Напряжение источника 6 питания, промодулированное в зависимости от величины сигнала управления, подается на коммутатор с ключами 8, 9 и 10, обеспечивающий поочеред5 ное подключение секций 3,4 и 5 к

источнику. 6 питания по сигналам датчика 2. Электродвигатель 1 начинает вращаться. Сигнал обратной связи по току поступает на вход 16 алгебраического сумматора 18. Величина тока в секциях 3,4 и 5 электродвигателя 1 зависит от амплитуды сигнала управления. При широтчо-импульсном регулировании тока в секции 1 кроме основной имеет переменнуто высокочастотную составляющую, близкую к треугольному виду (фиг,2). Причем нарастание тока идет по цепи: первый вывод 27 источника 6 питания, ключ 12, дроссель 11, секция 3(4,5) двигателя, ключ 8 (9,10), датчик 7 тока, второй вывод 28 источника 6 питания. Уменьшение тока идет по цепи: секция 3, ключ 8, датчик 7, ключ 13, дроссель 11, секция 3.

Электромагнитньй момент, создавает мый вентильньм двигателем, пропорцио нален току секций якорной обмотки, а значит, пропорционален входному сигналу.

Блок 22 ограничения напряжения на работу широтно-импульсного регулятора тока в режиме разгона влияния не оказывает, так как источник 23 опорного напряжения выбран так, что

при данной схеме (фиг.1) U , где и„ - напряжение питания, элемент 24 сравнения выдает отрицательный сигнал и на выходе усилителя 25

0

5

0

5

0

также появляется отрицательное напряжение, которое закрывает диод 26.

Для торможения разогнанного вентильного двигателя меняют полярность входного сигнала (t t, , фиг.2). Ток в секциях также меняет свою полярность, что соответствует . тормозному моменту, развиваемому двигателем. Причем нарастание тока отрицательной полярности (t tj , фиг.2) под действием ЭДС двигателя идет по цепи; секция 3, ключ 8, датчик 7, ключ 13, дроссель 11, секция 3. При переключении ключей 12 и 13 ключ 12 открыт, ток в фазе вентильного двигателя начинает уменьшаться. При этом ток в подключенной секции 3 уменьшается по цепи: секция 3, ключ 8, датчик 7, источник 6, ключ 12, дроссель 11, секция 3. Причем ЭДС источника 6 питания и ЭДС подключенной секции включены встречно.В режиме торможения ток через ключ 12, соединенный с первым выводом 27 источника 6 питания, меняет направление, т.е. электродвигатель является генератором тока. Этот ток идет на заряд источника 6 питания и на потребление дополнительными устройствами 14.

Если в тормозном режиме выполняется условие Uf, , то все процессы протекают, как описано выше. Если выполняется условие и„ Uop,то есть напряжение на источнике превышает допустимые значения, на выходе элемента 24 сравнения появляется напряжение положительной полярности, которое после усиления усилителем 25 открывает диод 26. При этом к входу 17 ограничения напряжения приложено напряжение положительной полярности, в результате чего сигнал управления с выхода алгебраического сумматора 18 .уменьшается по амплитуде, значит уменьшается момент торможения вентильного двигателя и ток рекуперации, а напряжение на шинах питания ограничивается на уровне порогового значения и пор определяемого величиной опорного напряжения (фиг.2).

Таким образом, за счет введения обратной связи по напряжению на вы- ; водах источника питания обеспечивает- ся автоматическая регулировка тока рекуперации, что позволяет увеличить ток рекуперации до максимально возможного и тем самым повысить энергети0

5

0

5

ческие показатели электропривода и КПД, а также повысить надежность, защитив источник питания от перенапряжения .

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий электродвигатель, ротор которого механически связан с датчиком положения ротора, а одноименные вьшоды секций якорной обмотки подключены к соответствующим выводам коммутатора, входы питания которого подключены к источнику питания через датчик тока, вторые выводы секций якорной обмотки объединены и через дроссель подключены к объединенным силовым выводам первого и второго управляемых ключей, вторые выводы которых подключены соответственно к первому и второму выводам источника питания, широт- но-импульсный регулятор тока с входами управления, обратной связи и ограничения напряжения, выполненный в виде последовательно включенных алгебраического сумматора, входы которого образуют входы регулятора, усилителя и широтно-импульсного модулятора, Q противофазные выходы широтно-импульсного модулятора подключены к входам управления первого и второго управляемых ключей соответственно, вход обратной связи широтно-импульсного регулятора подключен к выходу датчика тока, а входы управления коммутатора связаны через блок формирования сигналов датчика положения ротора с датчиком положения ротора, отличающий- с я тем, что, с целью повьшгения КПД и надежности, он дополнительно снабжен блоком ограничения напряжения, входы которого подключены к выводам источника питания, а выход - к входу ограничения напряжения широтно- импульсного регулятора тока, причем блок ограничения напряжения составлен из источника тока опорного напряжения, элемента сравнения, корректирующего усилителя и диода, выход которого образует выход блока ограничения напряжения, а вход подключен к корректирующему усилителю, вход которого подключен к выходу элемента сравнения, первый вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а второй вход образует вход блока ограничения напряжения.

5

0

5

0

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с инерционной нагрузкой. Целью изобретения является повышение КПД и надежности. Для достижения указанной цели вентильный электропривод дополнительно содержит блок 22 ограничения напряжения. Электропривод работает в режиме регулирования тока рекуперации. При превышении напряжения питания пороговой величины ток рекуперации уменьшается. 2 ил.