Вентильный электропривод Советский патент 1993 года по МПК H02K29/06 H02P6/02 

(Л

С

Использование: электротехника, Двигатели с электронной коммутацией. Сущность изобретения: одноканальный. импульсный датчик частоты вращения, источники питания, управляемый переключатель, формирователь импульсов, логические элементы И и ИЛИ-НЕ, коммутатор каналов, реверсив- ный счетчик, логический блок распределения импульсов с их связями обеспечивают рассогласование ротора двигателя и вектора поля в диапазоне 60-120 эл,град., чем. обеспечивается пусковой момент двигателя, близкий к максимально возможному.для данного типа двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с электронной коммутацией.

Цель изобретения - повышение КПД двигателя аутем увеличения пускового момента.

На фиг.1 приведена функциональная схема бесконтактного двигателя постоянного тока; на фиг.2.- временные диаграммы работы отдельных элементов схемы.

Намагниченный ротор 1 двигателя, имеющий в общем случае Р пар полюсов, конструктивно связан с импульсным датчиком 2 частоты вращения двигателя. Статорные обмотки 3 двигателя подключены к соответствующим выходам электронного коммутатора 4, состоящего из ключей анодной и катодной групп. Входы ключей объединены в своих группах и образуют соответстен- но первый и второй, связанные с общей точкой схемы, выводы электронного коммутатора, Первый вывод электронного коммутатора соединен с выходом управляемого переключателя 5. Входы управляемого переключателя 5 связаны соответственно с выходами первого 6 и второго 7 источников питания. Логический блок 8 распределения импульсов подключен выходами к соответствующим управляющим входам ключей электронного коммутатора 4, а входами - к соответствующим выходам реверсивного счетчика 9. Информационные входы счетчика 9 соединены с выходами мультиплексора 10, входы которого связаны с соответствующими входами 11 и 12 начальной установки счетчика-9. Входы прямого и обратного счета счетчика 9 соединены с соответствующими выходами коммутатора 13 каналов, управляющий вход которого объединен с управляющим входом мультиплексора 10 и подключен к входу 14 направления вращения двигателя. Вход коммутатора 13 канаvi ю

о

ю

CJ

лов соединен с выходом элемента И 15, первый вход которого связан с.выходом импульсного датчика 2 частоты вращения двигателя. Второй вход элемента И соединен с первым входом логического блока 8 распределения импульсов, входом 16 запуска двигателя и входом формирователя 17 импульсов; Выход формирователя 17 подключен к управляющему входу переключа- , второму ШйдУ логического блока 8 ра(гГрёдел4ен,Р1й , входу приема кода счдтчика 9 и, элемент ИЛИ-НЕ 18, к третьему входу элемента I/I 15.

Бесконтактный двигатель постоянного тока работает следующим образом.

В исходном Состояний, при отсутствии сигнала запуска двигателя на входе 16, т.е. при и3 0, нулевой потенциал, поступая на первый вход логического б/Юка 8 распределения импульсов, ёызывает появление нулевых сигналов на ее выходах: ai bi 0. Для тр.ехфазног01 двигателя, приведенного на фиг.1, i 1.2,3. При нулевых1 значениях сигналов bi все ключи электронного коммутатора 4 закрыты и ток в обмотках двигателя равен нулю. , .. . : ; ; ,.

С приходом пЬте нциальногЬ сигнала Ua Т (фиг.2) формирователь 17 импульсов вырабатывает сигнал полЬжительнбй полярности Оф 1 длительностью Гф, Поступаяна второй вход логического б;лока 8 распределения импульсов, сигнал Ьф 1 вызывает установку ее выходных сигналов: at b2 -1, 32 аз b1 Ьз р..0дновр еменно сигнал Оф 1 через переклюнатель 5 подсоединяет к первому выводу электронного коммутатора 4 источник 6 напряжения.

При этом через обмотки А и В двигателя протёкаётток : .-.:. .:. . /.. .

, ;; ,;;ic Ui/RA-i-RB

где Ui - напряжение на вьгходё йсточника 6;: : RA.RB-активные сопротивленияобмоток А и В. ;. -С; ; . - .:.;Й; -Й. -- . : .

Отметй.м, что Ui П2, где IJ2 - напряжение на выходе источника 7, равнее номинальному напряжению питания двигателя. Величина Ui выбирается из условия Ui2/(RA + RB) Рдоп, где Рдоп -Допустимая мощность, рассеиваемая в обмотках двигателя. Под действием тока Ic ротор двигателя устанав- ливаётся; 6 начальное полбж ениё, соответствующее включенным обмоткам Здесь индексы + обозначают напрае- лёнйе протекания тока в обмотке. Время Гф выбирается таким, чтобы ротор двигателя ус пё л пё р ёместМься из произвольного исходного положения (при нулевых токах в обмотках) в начальное, соответствующее току Гс в обмотках А и В статера. Одновременно сигнал 11ф 1 поступает на вход приема кода счетчика 9. При этом в счетчике 9 по информационным входам записывается код 2N/pm (или N/p-2N/pm), соответствующий

5 прямому (или обратному) направлению вращения двигателя. Здесь N - число импульсов, вырабатываемых датчиком 2 на один, оборот ротора; m -число коммутации вектора поля, создаваемого статорными обмотка10 ми, за один оборот поля (т.е. за 360 эл.градусов). Для приведенной схемы m 6. Следовательно, величина 2N/pm определя- етчисло импульсов, вырабатываемыхдатчи- ком 2 при поеороте ротора двигателя на угол

5 2х360/рт или при повороте вектора поля на угол 2 360/т. Направление вращения двигателя определяется сигналом Uz на входе 14.схемы. Пусть Uz - 1и в счетчик записыва- ется число 2N/pm .. ;. ;. л

0 По окончании действия сигнала 11ф 1, т.е. .при Уф 0, а также при наличии сигнала U3 1, логический блок 8 распределения импульсов управляется по сигналам t выходов счетчике 1.0. В момент установки сигна5 ла Уф 0 схема 8 дешифрирует , поступающий на ее входы с выходов счет- : чика 9, и состояние выходных сигналов at аз . bi b2 - 0, а Ьз 1. При этом включаются обмотки В и С статоров (

0 вёктор:электромагнитного поля смещается относительно своего начального состояния, (соответствующего включению обмотки A i B на 120 эл.: градусов. Кроме того, сигнал 1)ф 0, поступая на. вход управляемого пе5 реключателя 5, коммутирует к первому вы- ооду электронного коммутатора 4 номинальное значение не апряжения питания двигателя - U-1 с выхода источника 7.

; Ротор двигателя начинает поворачиваться

0 за полем и при этом с выхода датчика 2 импульсные сигналы Уд поступают на вход прямого счета счетчика 9 через элемент. И 15 и коммутатор 13. На выходах счетчика 9 происходит изменение информации от кода .

5 2N/pm до кода 3N/pm, Это соответствует повороту рбтора дригатёля на 360/ргп механических; или ЗбО/m электр.градусов. Во всем диапазоне кодов 2N/pm + 1, 2N/pm + 2...., 2N/pm + N/prn-1 „схема 8 не изменяет

0 своего выходного состояния. Только тогда, когда а.счётчике 9 окажется записанным код 3N/pm, соответствующий повороту ротора на 360/т эл.градусов, невыходах схемы 9 установится новая комбинация; сигналов: 5 ai Ьз i, 32 аз bi 02 0, обеспечивающая рассогласование ротора двигателя и вектора поля равным 120 эл.градусов. Следующая коммутация обмоток двигателя происходит при числе 4N/pm, записанном в счетчике 9, аналогично выше рассматренному. Учитывая, что счетчик 9 имеет емкость, равную N/p, схема будет обеспечивать рассогласование поля статора и ротора в пределах 60-120 эл.градусов (при m 6),

Отметим, что логический блок 8 может быть выполнен на базе микросхем постоянной памяти (к примеру, К556 РТ5, К573РФ5 и т.д.). В этом случае все входные сигналы схемы 8 (первый и второй ее входы, входы, подключенные к выходам счетчика 9) могут быть заведены на адресные входы микросхемы постоянной памяти, и требуемая логика работы схемы 8 обеспечивается соответствующим программированием микросхемы памяти.

Таким образом, бесконтактный двигатель постоянного тока обеспечивает угол рассогласования поля статора «ротора в диапазоне 60-120 эл.град, по сигналам одного импульсного датчика частоты враще- ния двигателя, Это позволяет обеспечить пусковой момент двигателя, близкий к мак- симально возможному для данного типа двигателей, и таким образом повысить КПД двигателя.: ..,.

Ф о р м у л а из о б рёт.ени я в ,

Вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель, с m-фазной ста- ТорнЬй обмоткой и импульсным датчиком частоты вращения, установленным на роторе синхронного двигателя, управляемый электронный коммутатор, выходы которого соединены с фазными выводами статсрной обмотки, оДик из входных зажимов - с общей шиной, а управляющий многоканальный вход - с многоканальным выходом логического блока распределения импульсрй, цифровой вход которого под- ключей к выходу реверсивного счетчика, снабженного входом сброса и входами пря мого и обратного счета, подключенными к соответствующим выходам коммутатора каналов с двумя входами, один из которых предназначен для подачи сигнала о направлении вращения, мультиплексор с тремя входами, первый источник питания, отличающий с я тем, что, с целью повышения КПД путем увеличения пускового момента, импульсный датчик частоты вращения выполнен однОканальным, логический блок распределения импульсов снабжен двумя дополнительными входами, а реверсивный счетчик.- входом приема кода, введены второй источник питания, управляемый переключатель с «-двум я силовыми входами, соединенными с выхШ амй иёТо;Ч нГи ков пи- тания, и выходом, подключенными второму входному зажиму элёктронногчгкоммутато- ра, логическая схема И с тремя, входами, первый из которых соединен с выходом импульсного Датчика частоты вращения, формирователь импульсов, вход которого объединен с вторым входом логической схема И и первым Дополнительным входом логического блока распределения импульсов и

служит для подачи сигнала запуска, а выход формирователя импульсов подключен к упавляющему входу управляемого переключателя, к второму дополнительному входу логического блока распределения импульсов и вхбду приема кода реверсивного счет- чйка, логическая схема ИЛИ-НЕ, вход которой соединен с выходом формирователя импульсое, а выход - с третьим входом логической схемы И, выход которой подключен к второму входу коммутатора каналов, входы мультиплексора служат для задания сигнала о направлении вращения и начальнрй установки реверсивного счетчика, а выход; подключен к входу сброса реверсивного счетчика; ; : .