Вентильный электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K29/06 

&

Ј

О

О5

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах звуко- и видеозаписи с вентильными электродвигателями.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение энергетических показателей.

На фиг. 1 представлена блок-схема вентильного электродвигателя} на фиг. 2 - принципиальная схема трех- канального блока селекции; на фиг.З - принципиальная схема задатчика фазового сдвига; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу трех- канального блока селекции; на фиг. 5 то же, задатчика фазового сдвига.

Вентильный электродвигатель содержит синхронный электродвигатель, трехфаэнная якорная обмотка 1 (фиг.1) которого подключена к выходам трехфазного реверсивного инвертора 2, управляющие входы которого подключены к выходам логического блока .3 формирования сигналов управления с тремя информационными входами, три компаратора 4-6 напряжения, первые входы которых подключены к выходам трехфазного реверсивного инвертора, а вторые входы объединены и подключены к средней точке трехфазной якорной обмотки 1, трехканальный блок 7 селекции, включенный между выходами трех компараторов 4-6 напряжения и тремя информационными входами блока формирования сигналов управления. Управляющий вход блока селекции подключен к выходу задатчика 8 фазового сдвига, а дополнительный - к входу задатчика 8 фазового сдвига. Трехканальный блок 7 селекции содержит три триггера 9-11 (фиг.2), три логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12-14, логический элемент ИЛИ 15, счетчик 16 генератора счетных импульсов, цифровой компаратор 17, при этом

три основных входа трехканального блка 7 селекции образованы D-входами трех триггеров 9-1t, к которым подключены первые входы трех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12-14 соответственно, вторые входы которых подключены к выходам трех триггеров 9-11 соответственно и образуют три основных выхода трехканального блока 7 селекции, дополнительный выход которого образован выходом цифрового компаратора 17, к которому подключены объединенные S-входы триггеров

0

5

0

5

0

5

0

45

0

5

9-11. Управляющий вход трехканального блока 7 селекции выполнен цифровым и образован первыми входами цифрового компаратора 17, вторые цифровые входы которого подключены к выходам счетчика 16 генератора счетных импульсов, а разрешающий вход - к выходу логического элемента ИЛИ 15, три входа которого подключены к выходам трех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12-14.

Задатчик 8 фазового сдвига выполнен в виде счетчика 18 (фиг.З) генератора сигналов сдвига, дешифратора 19, регистра 20, двухвходового логического элемента ИЛИ 21, элемента 22 задержки, при этом выход задатчика 8 фазового сдвига образован выходами регистра 20, в ходы записи которого подключены к выходам счетчика 18 генератора сигналов сдвига и объединены с входами дешифратора 19, выход которого соединен с первым входом двухвходового логического элемента ИЛИ 21, выход которого соединен с разрешающим входом регистра 20, а второй вход,- объединенный с входом элемента задержки 22, образует вход задатчика 8 фазового сдвига, причем выход элемента 22 задержки соединен с разрешающим входом счетчика 18 генератора сигналов сдвига.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Знак фазной ЭДС с компаратора, например 4, напряжения (поз.23,фиг.4) поступает на информационный вход D триггера 9 и одновременно на первый вход логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12. На второй его вход подается сигнал с выхода триггера 9, т.е. сигнал предыдущего состояния. Предположим, что сигналы на входе и выходе триггера 9 одинаковы и сигнал неэквивалентности отсутствует (поз.24, фиг.4). Отсутствует также сигнал, разрешающий работу счетчика 16, и сигнал, разрешающий запись информации в триггер 9. При изменении знака фазной ЭДС (поз.25, фиг.4) меняется сигнал на входе триггера 9, в то время как на выходе сигнал остается неизменным из-за отсутствия разрушения записи информации. Вследствие этого возникает сигнал неэквивалентности (поз.25, фиг.4), который через схему ИЛИ 15 разрешает

51

работу счетчика 16, на счетный вход которого поступают импульсы с частотой f . Выходы счетчика соединены с первыми входами цифрового компаратора 17, на вторые входы которого с задатчика 8 фазового сдвига поступает эталонное число (поз.26). Счетчик 16 начинает заполняться и, как только он заполнится до эталонного числа (поз.27, фиг.А), цифровой компаратор 17 выдает сигнал (поз.28, фиг.4), разрешающий запись информации в триггер 9. Происходит запись информации (поз.29, фиг.4) и тем самым уничтожается сигнал неэквивалентности (поз.30, фиг,4), так как сигналы на входах логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 снова стано вятся одинаковыми. Отсутствие этого сигнала запрещает работу счетчика 16 и он сбрасывается (поз.31). Величина сдвига определяется частотой f и эталонным числом (поз.26).

Процесс фильтрации коммутационной помехи осуществляется следующим образом.;

Помеха изменяет знак фазной ЭДС и вызывает возникновение сигнала неэквивалентности (поз.32, фиг.4). Помеха действует некоторое время, которое определяется величиной электромагнитной постоянной Јд двигателя. За это время счетчик не успевает заполниться до эталонного числа (поз.27, фиг.4). Окончание коммутационной помехи (поз.33,фиг.4) влечет за собой уничтожение сигнала неэквивалентности и сброс счетчика 16. Сигнал записи цифровым компаратором 17 не выдается и поэтому запись помехи в триггер 9 не происходит. Таким образом, получаем сигнал без коммутационной помехи (поз.29), сдвинутый относительно исходного (поз.23).

Задатчик 8 сдвига устанавливает эталонное число на вторые входы цифрового компаратора 17 и обеспечивает его изменение в соответствии с периодом фазной ЭДС.

I

Временные диаграммы задатчика 8

отражены на фиг.5. Диаграммы даны в динамическом режиме, т.е. при разгоне двигателя. Позициями 34-36 обозначены знаки фазных ЗДС на выходе трехканалыюго блока 7 селекции, позицией 37 - сигналы цифро624616

вого компаратора видно, что период

Ту

6

Т

0

0

где Тд, - период фазной ЭДС. С выхода цифрового компаратора 17 сигналы через схему.22 задержки (фиг.З) поступают на сброс счетчика 18. Таким образом, счетчик 18 генератора сигналов фазового сдвига заполняется в течение периода (поз.38, фиг.З), после чего тем же сигналом с цифрового компаратора через схе5 му ИЛИ 21 число из счетчика 18 записывается в регистр 20 и находится там в течение всего следующего периода (поз.39, фиг.5). Это число и является эталонным числом для цифрового компаратора 17. При разгоне двигателя уменьшается период т,,,, а также период Т. Следовательно, при постоянной частоте fg уменьшается время заполнения счетчика 18 генерато5 ра сигналов фазового сдвига, а поэтому уменьшается и эталонное число цифрового компаратора. Схема задержки 22 введена с целью исключения сброса счетчика раньше записи числа

0 в регистр. Выходы счетчика подключены также к входам дешифратора 19, выход которого через второй вэ4од логического элемента ИЛИ 21 разрешает запись информации в регистр 20. Этот

5 узел введен для обеспечения постоянной времени сдвига на пуске двигателя, где она должна быть максимальной и определяется электромагнитной

/ постоянной двигателя i- , так как ком-

0 мутационная помеха на пуске приближенно равна этой величине. При разгоне и работе на номинальной частоте двигателя счетчик не успевает заполниться до числа срабатывания

5 дешифратора и последний не участвует в работе схемы.

Как указывалось выше, счетчик 18 задатчика 8 сдвига заполняется до эталонного числа в течение времени,

0

IE

равного соответствует 60 эл.град.

Счетчик 16 в блоке 7 селекции должен заполняться до этого числа за 30 эл.град, т.е. в 2 раза быстрее. Следователь- 5 но, при одинаковой разрядности счетчиков 18, 16 соотношение частот ft и

будет

2fe

Частота f выбирается из заданной точности времени сдвига фильтра и ограничена снизу номинальной частотой fH. Эти частоты связаны соотношением

$ Л1«.1оо%

4

где в величина ошибки сдвига в %. Разрядность счетчиков выбирается исходя из условия обеспечения по- стоянкой времени сдвига схемы на пуске, так как в этом случае она максимальна. Как уже упоминалось выше, целью работы схемы на пуске является условие фильтрации коммутационной по мехи, равной по длительности величине электромагнитной постоянной двигателя Ј. Отсюда

Ј„

9,

где t - постоянная времени сдвига

на пуске. Разрядность счетчика поэтому

п 1ор, f« ,

где п - число разрядов счетчика, округленное до большего целого числа. I

Число, на которое срабатывает де-

шифратор 19, определяется соотношением

N. V f, -1 о

Таким образом, повышение надежности достигается за счет исключения действия коммутационной пом.ехи, соответственно улучшаются энергетические характеристики.

Формула изобретения

1. Вентильный электродвигатель, содержащий синхронный электродвигатель, трехфазная якорная обмотка которого подключена к выходам трехфазного реверсивного инвертора, управляющие входы которого подключены . к выходам логического блока формирования сигналов управления с тремя ин- формационными входами, три компаратора напряжения, первые входы которых подключены к выходам трехфазного реверсивного инвертора, а вторые входы объединены и подключены к средней точке трехфазной якорной обмотки, и трехканальный бпок селекции с управляющим входом, отличающий- с я тем, что, с целью повышения на05

0

5

-JQ

35

40

.,-

дежности и улучшения энергетических показателей, в него дополнительно введен задатчик фазового сдвига, а трехканальный блок селекции снабжен дополнительным выходом и выполнен в виде трех триггеров, трех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, логического элемента ИЛИ, счетчика генератора счетных импульсов, цифрового компаратора, при этом трехканальный блок селекции включен между выходами трех компараторов напряжения и тремя информационными входами блока формиро- вания сигналов управления, его управляющий вход подключен к выходу за- датчика фазового сдвига, а к дополнительному выходу подключен вход за- датчика фазового сдвига, причем три основных входа трехканального блока селекции образованы П-входами трех триггеров, к которым подключены первые входы соответственно трех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходам соответственно трех триггеров и образуют три основных выхода трехканального блока селекции, дополнительный выход которого образован выходом цифрового компаратора, к которому подключены объединенные С-входы триггеров, управляющей вход трехканального блока селекции выполнен цифровым и образован первыми входами цифрового компаратора, вто-( рые цифровые входы которого подключены к выходам счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, а раз- решаюпсий вход подключен к выходу логического элемента ИЛИ, три входа которого подключены к выходам трех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

2. Электродвигатель по п.1, о т- личающийся тем, что задатчик фазового сдвига выполнен в виде счетчика, дешифратора, регистра, двухвходового логического элемента ИЛИ, элемента задержки и генератора сигналов сдвига, при этом выход задатчика фазового сдвига образован выходами регистра, входы записи которого подключены к выходам счетчика и объединены с входами дешифратора, выход которого соединен с первым входом двухвходового логиче- ского элемента ИЛИ, выход которого соединен с разрешающим входом регистра, а второй вход, объединен- ный с входом элемента задержки, образует вход задатчика фазового сдвига, причем выход элемента задержки

соединен с разрешающим входом счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора сигналов сдвига.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе звуко- и видеозаписи с вентильными электродвигателями. Целью изобретения является повышение надежности и улучшение .энергетических показателей. Вентильный электродвигатель содержит трехфазный синхронный электродвигатель 1, инвертор 2, логический блок 3 формирования сигналов управления, три компаратора напряжения 4-6, трехка- нальный блок 7 селекции, задатчик 8 фазового сдвига, который устанавливает эталонное число на вторые входы цифрового компаратора трехканального блока 7 селекции. Коммутационная помеха действует некоторое время, определяемое электромагнитной постоянной времени фазы обмотки синхронного двигателя 1 . За это время счетчик блока 7 селекции, не успевает заполниться до эталонного числа и поэтому срабатывание триггера, например 4 от сигнала помехи исключается. Тем самым блок 7 селекции и задатчик 8 фазового сдвига исключают действия коммутационных помех, что повышает надежность и энергетические характеристики. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. & (Л

Ј

/г

Ф к

К

//

S4

RG

з

175

20

19

.у

Фиг.З

24 25 21

ФигЛ

39

32 35