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

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах различного назначения с цифровым управлением.

Целью изобретения является повышение к.п.д. и снижение пульсаций вращающего момента вентильного электродвигателя при одновременном обеспечении инвариантности к дрейфу напряжения питания.

На чертеже изображена функциональная схема вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, якорная обмотка которой подключена к выходу коммутатора 2. Вход питания коммутатора 2 подключен к блоку 3 питания, а управляющие входы через блок 4 управления коммутатором под- ключены к соответствующим входам широтно-импульсных модуляторов 5, 6, 7. Широтно-импульсные модуляторы 5-7 снабжены, информационными управляющи- .ми и тактируемым входами. Информацион- ные входы широтно-импульсных модуляторов 5-7 подключены к выходам постоянного запоминающего устройства 8. Тактируемые входы модуляторов 5-7 подключены к первому генератору 9 импульсов, а управляющие входы подключены к управляемому делителю 10 частоты, первый вход которого подключен к источнику управляющего воздействия, а второй вход ко второму генератору 11 импульсов. Вход постоянного запоминающего устройства 8 подключен к цифровому датчику 12 угла, механически связанному с синхронной машиной 1. Второй генератор 11 импульсов выполнен управляемым, вход управления которого подключен к блоку 3 питания.

Блок 4 управления коммутатором в каждом канале содержит два логических элемента 13, 14, 2И и инвертор 15 и представляет собой управляемый переключатель, входы управления которого через логические элементы 16 исключающее ИЛИ подключены к знаковым выходам постоянного запоминающего устройства 8.

Каждый широтно-импульсный модулятор 5-7, включает в себя вычитающий счетчик 17 и логический элемент 18 2И, первый вход которого является управляющим входом модулятора, второй вход соединен с выходом счетчика 17, а выход со счетным входом счетчика 17, вход записи счетчика 17 является информационным входом модулятора, а тактируемый вход-- тактируемым входом модулятора.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Информация о положении ротора синхронной машины 1 и с выхода цифрового

датчика угла 12 поступает на адресные входы постоянного запоминающего устройства 8. Части А, В, С выходного слова постоянного запоминающего устройства 8 содержат

коды NI длительностей импульсов широтно- импульсных модуляторов 5, б, 7, обеспечивающие перпендикулярность магнитных полей ротора и статор синхронной машины 1, при вращении ротора. В блоке знаков Д

0 постоянного запоминающего устройства записаны знаки трех синусоидальных функций угла поворота сдвинутых по фазе на 2я/3 получаемых на выходах модуляторов 5, б и 7. К-разрядные коды NI заносятся в

5 вычитающие счетчики 17с частотой fs, определяемой первым генератором 9. После записи кодов NI на выходах р заема счетчиков 17 появится логические единицы, означающие начало импульсов на выходе

0 широтно-импульсного модулятора. Через логический элемент 18 2И на вычитающий вход счетчика 17 будут поступать импульсы с управляемого делителя частоты 10. Частота этих импульсов составит

5

где G - код модуля управляющего воздействия;

fo - частота импульсов второго генератора 11.

0 Единицы на выходе заемов Р счетчиков 17 будут иметь место в течение интервалов времени G/fo. При равенстве нулю выходного кода счетчиков 17 сигнал заема принимает низкий уровень, в результате че5 го блокируется поступление импульсов де- лителя 10 на вычитающие входы счетчиков 17 через элементы 18. Реверс синхронной машины осуществляется путем инвертирования знаков фазных напряжений, поступа0 ющих с выходом Д устройства 8, с помощью схем исключающее ИЛИ 16. В результате этого сигналы с модуляторов 5,6 и 7 распределяются с помощью блока 4 управления на первые входы каждого канала коммутатора

5 2 при несовпадении знака задающего воздействия signG и знака синуса, поступающих с выхода Д устройства 8, и на вторые входы каждого канала коммутатора 2 совпадения знаков. В зависимости от того на ка0 кие входы коммутатора 2 поступают сигналы с модуляторов 5, б и 7, соответствующие фазные обмотки синхронной машины подключаются к положительному, либо отрицательному полюсам блока 3 питания, т.е.

5

изменяется полярность импульсов коммутатора 2, что приводит к инвертированию вращающего момента синхронной машины.

При задании тактовой частоты f0 управляемого делителя 10 частоты с помощью

генератора 11 импульсов среднее значение напряжения Ui той обмотки синхронной машины 1 составит

it + ii NIG

Ui ti -fs Up NiG .

Kg Up Ts где U0 напряжение блока З питания;

Kg - коэффициент передачи генератора 11.

Следовательно, при линейной передаточной характеристике генератора 11 ( Up) среднее значение напряжения i-ой обмотки синхронной машины 1 И не зависит от напряжения питания. Пульсации и дрейф напряжения питания промышленной сети не оказывает влияние на вращающий момент. При этом частота ШИМ сигнала на выходах модуляторов 5, 6 и 7 остается постоянной и задается генератором 9 по минимуму динамических потерь на ключах коммутатора 2. Постоянство периода ШИМ сигнала обуславливает снижения пульсаций вращающегося момента при дрейфе напряжения питания.

Таким образом обеспечивается повышение к.п.д. и снижение пульсаций вращающего момента синхронной машины, за счет стабилизации периода ШИМ сигнала при одновременном обеспечении инвариантности параметров электропривода к дрейфу напряжения питания.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, якорная обмотка которой подключена к выходу коммутатора, выход питания которого подключен к блоку питания, а управляющие входы через блок управления коммутатором подключены к соответствующим выходам

широтно-импульсных модуляторов с информационным, управляющим и тактируемым входами каждый, информационные входы широтно-импульсных модуляторов подключены к выходам постоянного зэпоминающего устройства, тактируемые входы - к первому генератору импульсов, а управляющие входы широтно-импульсных модуляторов подключены к управляемому делителю частоты, первый вход которого подключен к

источнику управляющего воздействия, а второй вход - к второму генератору импульсов, вход постоянного запоминающего устройства подключен к цифровому датчику угла, механически связанному с синхронной

машиной, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и снижения пульсаций вращающегося момента при одчовре- менном обеспечении инвариантности к дрейфу напряжения питания, второй генератор импульсов выполнен управляемым, вход управления которого подключен к блоку питания.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах различного назначения с цифровым управлением. Целью изобретения является повышение КПД и снижение пульсаций вращающего момента при одновременном обеспечении инвариантности к дрейфу напряжения питания. Для достижения указанной цели вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, коммутатор 2. широтно-импульсные модуляторы 5-7 с информационным, управляющим и такти руемым входами каждый. Информационные входы подключены к запоминающему устройству 8, связанному с датчиком 12 угла, управляющие входы связаны через управляемый делитель 10 частоты с управляемым генератором, вход управления которого подключен к блоку питания, а тактируемые входы подключены к генератору 9 постоянной частоты. За счет стабилизации частоты ШИМ-сигнала снижаются динамические потери в ключах коммутатора 2. 1 ил. (Л с 00 00 о о N