СИНХРОНИЗИРОВАННЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1970 года по МПК H02K29/10 

Известен синхронизированный бесконтактный электропривод постоянного тска, содержащий магнитоэлектрический двигатель, датчики положения ротора двигателя, т-фазный полупроводниковый коммутатор, задающий генератор, регулирующий транзистор, блок синхронизации скорости вращения с триггерами, дифференцирующими цепочками и блокирующими транзисторами.

В предлагаемом электроприводе для регулирования скорости вращения двигателя все входы фаз коммутатора через разделительные диоды и регулирующий транзистор подключены к выходу одновибратора, вход которого, в свою очередь, подключен к задающему генератору, связанному через делитель частоты с входами триггеров.

К входу каждой фазы коммутатора через диод подключены входы двух транзисторов различного типа проводимости, к общей точке соединения эмиттеров которых подключены базы блокирующих транзисторов и дифференцирующие цепочки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема описываемого электропривода; на фиг. 2 - схема одновибратора; la фнг. 3 - диаграммы напряжений на элеменгах схемы в режиме синхронного вращения.

ветвей, содержащих силовые транзисторы 1-6 и транзисторы меньщзй мощности 7-15. Датчики полол ения выпоянелы фотоэлектрическими на фотодиодах 16-18. Кроме ссновных, в коммутатор входят дополнительные ветви на маломощных транзисторах 19-24, подключенные к основным через развязывающие диоды 25-27. Входы синхролизирующего триггера на транзисторах 28 и 29 через разделительные диоды 30-32 и 33-35 соединяются с выходами дифференцирующих цепочек, г,сдключенных к средним точкам дополнительных ветвей. Выходы же триггера соединяются с точками управления ветвями коммутатора через блокирующие транзисторы 36-38 и 39-41, базовые цепи которых также подключены к средним точкам дополнительных ветвей. Входы предусилительных транзисторов 7-У. основных ветвей через разделительные диолы 42-44 и общий регулирующий транзистор 45 подключены к щине отрицательного смещения. Вход регулирующего транзистора соединяется с выходом одновибратора 46, а вход одновибратора - с выходом задающего генесатора 47. В то время задающий генератор подключается к однол1у из входов триггера через делитель частоты 48. При подаче на схему напряжения питания я напряжения дополнительных источников, служащих для управления транзисторами (полярность приложенных напряжений показана на фиг. 1), транзисторы коммутатора переводятся в режим насыщения или отсечки в зависимости от состояния фотодиодов датчика положения. Если какой-либо фотодиод, напри.мер 16, оказывается в проводящем состоянии, открывается транзистор 13 и, следовательно, ю происходит запирание транзисторов 8 и 2 и отпирание транзисторов 7 и /. Если фотодиод 16 не проводит ток, транзистор 13 запирается. ветви переключаются и фаза двигателя подключается к другому полюсу источника пита-is ния. Если импульсы ла выходе одновибратора 46 отсутствуют, и транзистор 45 постоянно заперт, то напряжения в средних точках любой дополнительной ветви и связанной с ней основной имеют одинаковые форму и фазу,20 т. е. когда открывается, например, транзистор 2 первой ветви, открывается транзистор 20 в дополнительной ветви и одновременно с отпиранием транзистора 1 происходит отпирание транзистора 19. В этом случае не кмеет зна-25 чения от каких ветвгй, дополнительных или основных, управляются триггер и блокирующие транзисторы 36-38 и 39-41. При всех переключениях коммутатора триггер переводится IB активное состояние, в котором -сипналзо с его выходов подводится к точкам управления ветвями коммутатора через транзисторы 36-38 или 39-41 в зависимости от того, какой из них окажется открытым, и поддерживает ветви в том или ином со-35 стоянии независимо от сигналов датчика положения. Так, если после переключения коммутатора и переброса триггера в активное состояние (транзистор 25 открыт, транзистор 29 закрыт), транзистор 19 в первой до-40 полнительной ветви открыт, а транзистор 20 закрыт, то создаются условия для отпирания транзистора 39 и, следовательно, состояние этой ветви остается таким независимо от сигналов датчика положения (блокирующий сиг-45 нал значительно больше сигнала датчика положения) |Вплоть до прихода импульса от задающего генератора, который переводит триггер в пассивное состояние. Задающий генератор имеет частоту /с б/н , где /„ - номи-50 нальная (синхронная) частота напряжения на двигателе. При пуске, когда скорость двигателя ниже синхронной, триггер не оказывает влияния на схему, поскольку время его нахождения в активном состоянии не может быть 55 больше и, следовательно, триггер переходит в пассивное состояние раньше, чем происходит естественная коммутация под действием сигналов датчика положения. Когда же 60 по мере разгона скорость двигатглч превышает синхронную, время нахождения триггера в активном состоянии больше, чем интервал ме 5 пряжением и э.д.с. в машине до тех пор, пока не устанавливается опрег еленный угол во соответствующий равновесию моментов нагрузки и вращения при скорости, синхронной с частотой задающего генератора. Для регулирования скорости вращения необходимо в соответствии с изменением частоты задающего гензратора изменять напряжение, подводимое к двигателю. Широтно-импульсная модуляция напряжения на выходе коммутатора достигается введением одновибратора 46 и транзистора 45. Импульсы на выходе одновибратора возникают синхронно с импульсами задающего генератора, i. длительность импульсов определяется величиной сопротивления 49 (,фиг. 2). При появлении сигнала на выходе одновибратора тарнзистор 45 открывается и все основные ветви коммутатора переходят в одинаковое состояние, когда «ижние СИЛовые транзисторы закрыты, а верхние открыты. Благодаря наличию развязывающих диодов 25-27 отпирание транзистора 45 не сопровождается изменением состояния дополнительных ветвей, поскольку оно при взведенном триггере определяется только тем, какой из блоКИрующих транзисторов открыт, что в свою очередь зависит от состояния дополнительной ветви. Очередное переключение в дополнительной ветви лможет произойти только при поступлении импульса от задающего генератора 47, переводящего триггер в пассивное состояние. Вследствие этого, после исчезновения сигнала на выходе одновибратора основные ветви независимо от сигналов датчиков положения вновь устанавливаются в состояние, определяемое тем, какой из блокирующих транзисторов открыт после переключения, вызванного приходом импульса от задающего генератора, как если бы регулирование напряжения не имело места. Таким образом, поскольку управление сипхронизирующим триггером и блокирующими транзисторами производится от /;ополнительных ветвей, состояние которых на зависит от коммутаций напряжения на выходе коммутатора, то на процесс синхронизац-ти регулирование напряжения качественного влияния не оказывает. Отличительной особенностью привода является синхронизация работы рс-улятора напряжения с задающим генератором. Благодаря этому в системе отсутствуют качания, возникающие при отсутствии синхронизации из-за непрерывно меняющейся формы напряжения, опрокидывающий момент имеет максимально возможное при таком способе регулирования значение, и вход в синхронизм, тал же как и выход из синхронизма происходят плавно. Одповременно с приходом импульса, вызывающего переключение в коммутаторе, начинается иитервал времени, в течение которого напряженне на двигателе равно нулю. Так как частота синхросигнала связана с частотой изюотношением fc 6/„, то при отсутствии де:ителя частоты 48 провалы напряжения опрееленной длительности имеют место в течение лести раз за период. Процессы, происходящие в схем, иллюстриуются диаграммами напряжений (фиг. 3). Диаграммы 50-52 - диаграммы напряжения а выходе коммутатора, 53-55 - диаграммы апряжений в средних точках дополнительных гтвей, 56-58 - диаграммы изменения проодимости фотодиодов в ветвях коммутатора, 9-60 диаграммы импульсов на выходе дифенцирующих цепочек, 61 - диаграмма измеэния коллекторного потенциала транзистоа 28 триггера, 62 - диаграмма синхроимульсов задающего генератора -: 63-65 - иаграммы напряжения соответственно на выэде одновибратора, линейного и фазного наряжений на обмотках двигателя. При работе на малой скорости для улучшекя гармонического состава напряжения на вигателе при небольшой абсолютной величи; основной гармоники целесообразно увели-iTb частоту работы регулятора. Поэтому в 1стему введен дополнительно делитель чаоты 48. В этом случае частота импульсов 1дающего генератора 47 связан ч с частотой 1тающего двигатель напряжения соотноше1ем fc 6Дд fa, где Кд - коэффициент гления делителя. В качестве делителя целеюбразно использовать делители накопительзго действия. Регулирование напряжения осу1цествляется вменением величины сопротивления 49 одно1еменно с изменением частоты задающего генератора, и в синхронном режиме в соответствии с величиной этого напряжения устанавливается угол между э.д.с. и напряжением в машине. По этой причине в системе легко осуществляются режимы, имеющие достаточно высокие энергетические показатели, для достижения которых необходимо иметь определенные значения напряжения и фазового сдвига между Яо и f/. Предмет изобретения 1. Синхронизированный бесконтактный электропривод постоянного тока, содержащий магнитоэлектрический двигатель, датчики положения ротора двигателя, т-фазный полупроводниковый коммутатор, задающий генератор, регулирующий транзистор, блок синхронизации скорости вращения с триггерами, дифференцирующими цепочками блокирующи.ми транзсторами, отлчающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования скорости, все входы фаз коммутатора через разделительные диоды и регулирующий транзистор подключены к выходу одновибратора, вход которого, в свою очередь, подключегт к задающему генератору, связанному через делитель частоты с входами триггеров. 2. Электропривод по п. 1, отличающийся тем, что к входу каждой фазы коммутатора через диод подключены входы двух транзисторов различного типа проводимости, к общей точке соединения эмиттеров которых подключены базы блокирующих транзисторов и дифференцирующие цепочки.

50

5

52

53

5i4

55

56 51 58

53

GO 6J

62 63

6f 65

JljJ Ia Ui

jijjwiimTr

Лч1 iiii iTT i; ;;

4 II I i| ii I. I M i i; : :

1ЖНЙТП

I FTTTh II i нТиП

П

1 I1 1ЬЛ I l j Л.

13пл1;ТХйЛ11

- I ) I-1-1 , n 11 I ТТГТП1

1 . i Г r г П ГТТТ

LiLLI 11 I г ТТТГ

jnrm

ITl

11 I I I I I

. I . 1 I .1

Mi I ill

Ш1 I i

1ШГШППГ

I h M II ii i| I 11 :, и ч I

nn.ilnni i||

nniilli

IL

i II llili |l I, Il i

Kckin li nii

Фиг. 3