Вентильный электропривод Советский патент 1992 года по МПК H02P6/02 H02K29/06 

Изобретение относится к области электротехники и, в частности, к электроприводам с линейными или вращающимися вентильными электродвигателями.

Известен электропривод, который содержит бесколлекторный двигатель с пристроенным тахогенератором и датчиком ротора, полупроводниковый выпрямитель, транзисторный регулятор в цепи постоянного тока тиристорный трехфазный мостовой коммутатор и трехфазный мост обратных диодов. Обмотки электродвигателя соединены по схеме звезда.

В этом электроприводе происходит двухкратное преобразование энергии, причем с разделением функций преобразования энергии и регулирования ее потока, что усложнило устройство в связи с необходимостью введения в него транзисторного регулятора и снизило надежность электропривода.

Известен тиристорный.

Указанный электропривод содержит бесколлекторный двигатель, обмотки которого включены в трехлучевую звезду с нуле- вым выводом, два управляемых тиристорных преобразователя с системами импульсно-фазового управления, три вспомогательных тиристора, усилитель управляющего органа второго тиристорного преобразователя.

Этот электродвигатель позволяет работать в двигательном режиме на высокой скорости с естественной коммутацией, а на низкой скорости с искусственной коммутацией и в режиме торможения, для чего в электроприводе имеются три задатчика угла управления с логическим устройством для их переключения и узел управления искусственной коммутацией.

Разделение функций управления режимами работы привело к усложнению схемы за счет введения задатчиков угла управления и дополнительного логического устройV4СП 00 СО ГО Ю

ства, снижающих надежность электропривода.

Наиболее близким решением к изобретению является вентильный двигатель. Ука- занный электропривод содержит синхронную машину, подключенную к сети переменного тока через преобразователь частоты, состоящий из тиристорных выпрямителя и инвертора, датчики положения и частоты вращения, связанные с валом двигателя, датчик тока, регуляторы частоты вра- щения и тока, блок управления, снабженный ШФУ, формирователь управляющих сигналов с подключением входа СИФУ к выходу регулятора тока, в входа формирователя - к выходу датчика положения ротора, идентификатор направлений то ка в фазе якорной обмотки, подключенный ко второму входу блока управления.

Преобразователь частоты, состоящий из тиристорных выпрямителя и инвертора, осуществляет двухкратное преобразование энергии и имеет низкую надежность из-за потери управляемости выпрямителя при изменении направления потока энергии.

Блок управления этим двигателем, содержащий переключатель чередования импульсов СИФУ инвертора, элемент неравнозначность и узел временной задержки, направлен на устранение бросков тока в начальный момент тормозного режима с рекуперацией энергии в сеть, вызванных необходимостью согласования работы составных частей преобразователя частоты.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности электропривода.

Эта цель достигается тем, что в электроприводе, содержащем m-фазный синхронный двигатель, на валу которого установлен датчик частоты вращения и положения ротора, m-фазный тирмсторный преобразооа- тель с входом для подключения сети и выходом, соединенным с фазными выводами якорной обмотки синхронного двигателя, блок управления, снабженный формирователем управляющих сигналов и системой импупьсно-фазового управления, при этом выход формирователя управляющих сигналов образует выход блока управления, подключенный к управляющему входу тиристорного преобразователя, вход системы импульсно-фазового управления образует первый вход блока управления, подключенный к выходу регулятора тока, входами соединенный с выходами датчика тока якорной обмотки синхронного двигателя и регулятора частоты вращения, входы которого подключены к выходам датчика и задзтчика частоты вращения, второй вход

блока управления, образованный первым входом формирователя управляющих сигналов, подключен к выходу датчика положения ротора, блок идентификации

направления тока в фазе якорной обмотки, вход которого соединен с выходом регулятора частоты вращения, а выход - с третьим аыходом блока управления, выполнен нулевой вывод обмотки для подключения к нейтральному проводу, тиристоры в каждой фазе преобразователя включены встречно- парйяледьжц Вяок идентификации направления тока;с«абжен дополнительным выходом, формироытель управляющих сигналов снабжен вторым, третьим и четвертым входами, при этом второй вход формирователя подключен к выходу системы импульсио-фазового управления и четвертый вход соединен с дополнительным

шход # бяока идентификации направления тока е фаз& якорной обметки.

Формирователь управляющих сигналов выполнен с возможностью реализации логической функции.

Т} ФНП}В + йЈН),

где Т; - сигнал на включение j-ro тиристора,

Фл - сигнал с выхода системы импульсно-фазового управления о возможности

включения -го тиристора,

П -сигнал на j-ом выходе датчика положения ротора,

rik Flj,

k -1 -5- m при J m,

k Jf - га при .

Суть изобретения состоит в объединении функций управления потоком энергии и коммутации обмоток в одном управляемом тиристорном преобразователе. Возмож5 ность объединения указанных функций обусловлена ветречно-параллельным соединением тиристоров в каждой фазе преобразователя, выполнением нулевого вывода обмотки для подключения к нейтральному

0 проводу, возможностью реализации формирователем управляющих сигналов логической функции включения тиристоров преобразователя, обеспечивающей работу электропривода как в установившемся (дви5 гательном, тормозном), так и переходных режимах.

На фиг.1 изображена функциональная схема электропривода с вентильным двигателем, при числе фаз m 3; на фиг.2 - схема формирователя управляющих сигналов.

Электропривод содержит синхронный электродвигатель 1, обмотки которого г числом фаз m 3 соединены з трехлучевую звезду с нулевым выводом тирисгорш преобразователь 2. Пре- боазовател - гол- учает питание or трехфазной сетч Тирис .- ры преобразователя 2 включены встречно-параллельно ч каждой фазэ. Датчик тока 3 включен р рассечку линейных провоцов перед преобразочзтел ем 2, датчики скорости 4 и положения подвижной части Б ме анически связаны с подвижной частью двигателя 1.

Выход датчика тока 3 присоединен к первому входу регулятора тока 6, а выход датчика скорости 4 соединен с первым входом регулятора скорости 7. На второй вход регулятора скорости 7 поступает сигнал с задатчика частоты вращение 8.

Выход регулятора скорости 7 соединен со вторым входом регулятора тока 6 и входом блока идентификации направления тока 9. Выход регулятора тока 6 соединен с входом системы импульсно-фазового управления (СИФУ) 10, являющегося составной частью блока управления 11, в который также входит формироплте/r- г яю сигналов 1Л 1лоды формой ляющих сигналов соеди оны с ЙЬ, СИФУ 10, с выходами блока идонп фикэцик направление тока 9 и с выходами датчика полохенчя сдвижной чятти 5

ВЫХОДА формирователя 12 образует выход блока управления 1 I, подключенный к управляющему входу тиристорного преобразователя 2.

Устройство работает следующим образом.

На входы регулятора скорости 7 (фиг.1) подается сигнал задания скооости и сигнал обратной связи от датчика скорости 4. С выхода регулятора скорости 7 сигнал поступает на первый вход регулятора тока 6 и на вход блока 9 «идентификации напоавления тока. На второй вход ре1улчтора тока 6 подается сигнал обратной связи по току от датчика 3.

Блок 9 идентификации тока определяет знак задающего тока, при этом, когда с выхода регулятора скорости 7 на вход блока 9 поступает сигнал с положительным знзчэ- нием напряжения, на выходе Н блока S формируется сигнал низкого (нулевого) логического уровня, а на В выходе - сигнал высокого (единичного) уровня. При смене полярности входного напряжения сигналы высокого и низкого уровней на В- и Н-выхо- дах блока 9 меняются местами.

Выходной сигнал регулятора тока б, поступая на вход СИФУ 10, воздействует на

фазу импульсов возможного открывания тиристоров преобразователя 2. С выхода СИФУ 10 импульсы подаются на вход формирователя управляющих сигналов 12,

на пругие аходы которого приходят сигналы о выхода 9 идентификации направле- нь-я токз и с выхода датчика 5 положения подвижной масти двигателя 1.

Схема формирователя управляющих

сигналов 12 из двухвходовых логических элементов И и ИЛИ приведена на фиг.2.

Формирователь сигналов формирует на выходах Т1, Т2, ГЗ, Т4, Т5 и Тб сигналы, управляющие тиристорным преобразокателем 2 в соответствии с логическим уравнением

Tj Ф)(П|В ь ),

гдеТ сигнел ,с гчпючение j-roтиристора, Ф - сигнал с выхода СИФУ 10 о возможности включения j-ro (Иристора;

П - сигнал на выходе датчика 5 положения подвижной части,

В и Н - выходлые с гналы блока 9 идентификации нэлраппени | тока,

- j -f 3, если J 3 и к J - 3, если .

Таким образом, электропривод выполняет последовательное применена направления тока в фазах обмотки двигателя в соответствие с перемещением подвижной части и обеспечивает однонаправленное

действие электромагнитных сил фаз обмотки двигателя, регулирует скорость, ограничивает ток якорной обмотки двигателя, осуществляет режимы торможения и реверса подвижной части при изменении направления тока в фазах обмотки на противоположное. Все режимы работы сопровождаются естественной коммутации тиристоров преобразователя.

Формула изобретения

Вентильный электропривод, содержащий m-фазный синхронный двигатель, на валу которого установлен датчик частоты вращения и датчик положения ротора, тфазный тиристорный преобразователь с входом для подключения к сети и выходом, соединенным с фазными выводами якорной обмотки синхронного двигателя, блок управления, снабженный формирователем управляющих сигналов, выход которого образует выход блока управления, подключенный к управляющему входу тиристорно- го преобразователя, системой импульсно-фазового управления, вход которого образует первый вход блока управления, подключенный к выходу регулятора тока, входами соединенного с выходами датчика тока икорной обмотки синхронного двигателя и регулятора частоты вращения, входы которого подключены к выходам датчика и задатчика частоты вращения, второй вход блока управления, образованный входом упомянутого формирователя управляющих сигналов, подключен к выходу датчика положения ротора, блок идентификации направления тока в фазе якорной обмотки, вход которого соединен с выходом регулятора частоты вращения, а выход - с третьим входом блока управления, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения, якорная обмотка снабжена нулевым выводом для подключения к нулевому проводу сети, блок идентификации направления тока в фазе якорной обмотки снабжен дополнительным выходом, а формирователь управляющих сигналов - вторым, третьим и четвертым входами, тиристоры в каждой фазе преобразователя соединены встречно-параллельно, при этом формирователь управляющих сигналов выполнен с возможностью реализации логической функции

Tj - + IVH),

второй вход упомянутого формирователя подключен к выходу системы импульсно-фа- зового управления, третий и четвертый входы указанного формирователя образуют соответственно третий и четвертый входы блока управления, последний из которых соединен с дополнительным выходом блока идентификации направления тока в фазе якорной обмотки, где Tj - сигнал на включение j-ro тиристора;

Јj - сигнал с выхода системы импульс- но-фазового управления о возможности включения j-ro тиристора;

Clj - сигнал на J-ом выходе датчика положения ротора;

fik П|,

k j + 3, при) Ј3:

, .

0

5

0

25 В, Н - выходные сигналы блока идентификации направления тока.

Использование: для приводов коорди-- натных столов станков для сверления и фрезерования печатных плат. Сущность: выполнение якорной обмотки синхронного двига- теля 1 с нулевым проводом для подключения к нулевому проводу сети и организации определенной логической функции в формирователе 12 управляющих сигналов позволяет обеспечить последовательное изменение направления тока в фазах якорной обмотки двигателя, регулировать его частоту вращения, осуществлять режимы торможения, реверс при ес- тественной коммутации тиристоров преобразователя 2. 2 ил.

фиг,

от блока 9

от блока 10

«I Ф2 ФЗ