Вентильный электродвигатель Советский патент 1979 года по МПК H02K29/00 

Известны вентильные электродвигатели, в которых коммутация тиристоров при пуске осу1цествляется путем перевода выпрямителя в режим инвертора в такт с выходной частотой инвертора 1.

Недостатком |Двнгателя является отсутствие устройства для автоматического изменения угла опережения включения тиристоров инвертора.

РУзвестен также вентильный электродвигатель, в котором -имеется указанпое }строкство 2. Этот двигатель содержит спихронпую машину, секции обмотки якоря которой соединены с выходом преобразователя частоты с инвертором, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения ротора и тахометрнческим устройством через схемы импульснофазового управления выпрямителем и инвертором, и устройство выбора режима ком-мутапни инвертора, входы которого соединены с выходом датчика положеппя ротора и с выходом тахометрического устройС1ва, первый выход сс единег со в.хо.долг системы имнульспо-фазового управления выпрямителем, второй вход - ео входом системы импульспо-фазового управления инвертором. Данное техническое решение является по своей технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к цредлагаемому и может служить прототипом.

Недостатком устройства является то, что в нем переключение режимов может произойти при любых углах положения ротора в момент появления сигнала па выходе указателя сниженпя скорости. Ноэтом :i дв1-1гателе возможно ноявление малых зращаюииьх моментов при больших токах )-1 застревание двигателя па промежуточной (жорости в ироцесее разгона привода со статическим моментом на валу.

Цель изобретения - улучшение пуско:.ы,х и регулировочных характеристик синхронного вентильного электродвигателя на аизких скоростях при питяпии обмоток ста ооа от зависимого преобразователя часто ы со звеном постоянного тока.

Указанная цель достигается тем что тахометричеекое устройство выполнено в виде -шух дифференцирующих цепочек и одповибраторов, вход первой дифференци уюш,ей пеночки соединен с выходом датчика положения ротора, а выход - со входом первого о/дновибратора, выход иервого одиовибратора соединен со входом второй дифференцирующей цепочки, выход которой соединен со входом второго одновибратора, пьшолиенного с возможностью обеспечения длительности выходного импульса, большей /длительности выходного импульса первого одновибратора, и входом устройства выиора режима коммутации, содержащего триггер, цепь связи и блокируюи.;ий одно вибратор, служащий для перевода выпрямителя в инверторный режим, причем цепь связи выполнена в виде третьей дифференцирующей цепочки, первый вход триггера сое-дипеи с выходом первого одновибраторл,

а второй вход триггера - с выходом второ|о одновибратора, который также соединен со входом блокирующего одг-ювпбратора, выход триггера соедипен со вход,ом схемы импул1 с1 0-фазового )пранлепия j-iHaepTopow

п через цепь связи со входом блокирующего одновибратора. При этом вторая дифференцирующая цепочка может быть выполнена е возможностью регулнрозания постоянной врсменн.

Благодаря такому нодключеппю элементов на одном из выходов триггера при KO.VIмутации тиристоров инвертора методом прерывания тока еигнал все время отсутствует (иулевой сигнал). Этому состоянию

триггера в системе управлеиия тиристорами пвертора соответствует угол регулирования р,, 0. В момепт появления вместо nvлевого сигнала на выходе триггера едипич ;()го сигнала должна начаться естественна-г

коммутация тиристоров за счет ЭДС фа ч статора, угол оиережепня включения тиристора инвертора изменится па j3,7t 50 эл. град. Одновременно сишалом триггера через разделительный конденсатор в носледПИЙ раз (при (Зте 0) запускается блокируюпиш одноБибратор, вызывая перевод тирпсторов выпрямителя в пиверторпый режим п закрытие всех тиристоров ш-твертора.

В дальнейшем коммутация тирпеторо .1инвертора оудет осуществляться за счет

ЭДС фаз двигателя ири угле регулироващтя тиристоров .р„|-- 45-50 эл. град.

На фиг. 1 изображеиа схема устройCTi;a .тля управления коммутацией тпрнсторов вентильного двигателя: где -/-- синхронный двигатель: 2, 3 - инвертор и выпрямитель нреобразователя частоты; 4 - сглаживающий дроссель; 5 - тнрнстор для шунтирования сглаживания

дросселя; 6 - система импульсного упрапленпя тиристорамп инвертора (СИУ); 7 - устройство управления тиристором 5; 8 - система импульсно-фазового уиравлення тиристорами выпрямителя (СИФУ); 9 -

лснлитель; 10 - тахогенератор; // - датчик положения ротора, выполпепный, иапрпмер, па бесконтактном сельсине с моду.чироваиием входного и демодулированием выходного сигналов с последующ1 М преобразованием выходного сигнала в импульсы пряд1:оугольной формы; 12 - система фазового управления (СФУ) тиристорами инвертора; 13 - первая .дифференцирующая п.епочка; 14 - статический триггер выбора

режима коммутации тиристоров инвертора; /5 -- первый одиовпбратор; 16 - вторая дифференпирующая цепочка, с регулируемым временем разряда ,деисатора; 17 --второй одновибратор; 18 - третья диффгрениирующая цепочка; 19 - блокируюши одновибратор; 20 - усилитель; 2 -- трансформаторы тока; 22 - датчик TMi:;; L.i - задающее напряжение. Исходное состояние схемы: задающие сигнал равен нулю, и напряжение на выходе выпрямителя 3 отсутствует, сигналом с датчика положения ротора через СФУ 12 и СИУ 6 подается отпирающее напряжение на тиристоры инвертора 2, но ввиду отсутствия напряжения на выходе выпрямителя 3, ток в обмотках статора двигателя / не протекает. Триггер 14 находится в положении, когда на выходе сигнал отсутствует. Иосле подачи задающего напряжения U.J на входе СИФУ S и на выходе выпрямителя 3 появляется напряжение, по двум фазам статора двигателя протекает ток, и, взаимодействуя с магнитным потоком ротора, создает вращающий момент. Ротор двигателя поворачивается на определенный угол. При этом на выходе датчика положения ротора // появляется сигнал, который через конденсатор дифференцирующей цепочки запускает одновибратор 15 и сигналом с одновибратора 15 через RC-цепочку с регулируемым временем разряда конденсатора 16 запускается одновнбратор 17, который, в свою очередь, запускает блокирующий одновибратор 19. При этом на обч входа статического триггера 14 подается сигнал с одновибраторов 15 и 17. Поскольку длительность выходного сигнала с одновибратора 17 больще, чем с одновибратора 15, то после возвращения одновибраторов /5, 17 в исходное состояние статический триггер 14 останется в таком положении, когда на его выходе, подключенном к СФУ 12, сигнал отсутствует, что соответствует углам регулирования |3т 0. Одновременно сигналом с одновибратора 19 через усилитель 20 углы управления тиристорами выпрямителя 3 переводится в р, эл. град, выпрямитель 3 переходит в инверторный режим. Ток фаз двигателя начинает уменьщаться. После снижения тока до нуля сигналом с датчика тока 22 одновибратор 19 возЕфащается в исходное состояние и тиристоры выпрямителя 3 вновь переходят в выпрямительный режим. Ток в двигателе вновь нарастает до прежнего значения, но уже по двум другим фазам, соответствующим другому положению датчика //. Ротор двигателя вновь поворачивается на 60 эл. град. Если поворот ротора на 60 эл. град, произощел достаточно быстро, т. е. скорость двигателя достигла заданной величины, то к этому времени конденсатор RC-цепочки 16 не успеет разрядиться, и несмотря на наличие сигнала на выходе одновибратора 15 одновибратор 17 не запускается. В этом случае сигнал подается только на первый вход статического триггера 14, который меняет свое состояние таким образом, что на его выходе, подключенном к СФУ 12, появляется сигнал. (м с триггера 14 углы регулирования TiiPiicTopoB инвертора 2 изменяются до РЛ -i- ;-.. град. Одновременно через раз.юлительпый конденсатор цепочки 18 запускается одновибратор 19, выдающий команду на гашение ранее открытых тиристоров 2. Это необ,ходнмо для предотвращения прорыва инвертора 2, тиристоры которого работалп с |3,„ 0 и сами скоммутировать ток не моглн. В дальнейшем снгнал с датчика положения ротора 11 не проходпт на одновибраторы 17, 19 и коммутация тиристоров инвертора 2 осуществляется за счет ЭДС фаз двигателя. На фиг. 2 представлены временные Д1 аграммы изменений фазных ЭДС. Ед в секциях А, В и С токов статора f .-ьд,/с ii моментов двигателя Мд при естественной ком утацпи и при коммутации методом прерыван 1я тока, основанном на поочередном переводе тиристоров выпрямителя в режим инвертора наоборот. При этом углы спада II нарастания тока при коммутации методом прерывания тока для упрощения диаграммы приняты равными нулю, а угол коммутации тока выражен через угол бестоковой зоны 6/,. В пусковом режиме принято Рт 0, а в режиме естественной коммутации |3 45° эл. град. Из фиг. 2 видно, что, если на протяжении угла иоворота ротора точками а и б не произошло переключения на естественную коммутацию (левая часть фиг. 2). то может возникнуть .двухфазный режим с первоначальным углом открывания, близким к р,„, и, как следствие, малым вращающим моментом. Если же в точке о происходит перекл.юченпе на режим естественной коммутации (правая часть фпг. 2), то между точками а и б снижения вращающегося момента двигателя не происходит, а в точке б начинается естественная коммуттция с протеканием тока по всем трем фазам двигателя. лМомент двигателя в этом режиме снижается незначительно (около 13-14%). Таким образом, в вентильном электродвигателе обеспечивается автоматическое переключение системы управления с р,„ 0 на эл. град, в момент выдачи импульсов с датчика положения в 3„, 0, в строго определенном положении ротора, что улучщает пусковые свойства двигателя. Формула изобретения 1. Вентильный электродвигате.ть, содержащий синхронную мащцну, секции обмотки якоря которой соединены с выходом преобразователя частоты с инвертором, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения ротора т тахометрическим устройством через схемы импульсно-фазового управления выпрямигелем п инвертором, и устройство Быоор; режима коммутации инвертора, вкол1л которого соединены с выходом гтоложеикя ротора и с выходом т;:ломе рнческого устройства, первый выхо;, соедипеи со входом системы импульсно-фазового уиравления выпрямителем, второ; зыхо/д - со входом системы импульсио-фг зового управления ипвсртором, от л и ч а ю;ц и и с я тем, что, с целью улучшения п;.сковкх характеристик двигателя, тахометрпческое устройство выполнеьо в виде двух дифференцирующих цеиочек н двух оаиовпбраторов, вход первой лифференцир;.-ю ;цей цепочки соединен с выходом датчика ип ложеиия ротора, а выход-со входом первого одновибратора, выход первого одновибратора соединен со входом второй диффереицирующей цепочки, выход которой еоедииек со входом второго одновибргтора, вынолчениого с возможностью обеспечения длительности выходного импульса, большей длительности выходного импульса первого одповпбратора, и входом устройства выбор ;

коммутации, содсржашего триггер, цепь связи I блокирующий одповибратор, служащий для перевода выпрямителя з in;верторпый режим, П;)лчем цепь связи зыиолцеиа в виде третьей диффереииирующей цепочки, первый вход триггера соедипен с выходом первого одновпбратора, а выход второго одиовибратора соедииен со входом блокирующего одиовибратора и со вторым входом триггера, выход Т1)иггера соединен со входом ехемы импульсио-фазового управления инвертором, п через цепь связи - со входом блокирующего одиовибратора.

2. Электродвигатель по и. 1, о т л и ч а ю щийся тем, что вторая дмфферепцируюидая цепочка 1;ыполнена с возможностью регулирования ее постоя иной времени.

Источники ииформащи, прииятые но вппмаиие при экспертизе:

1.Патеит Великобуита иц Л 1246970, кл. Н 2 А, 22.09.77.

2.Патеит США .Yo 3696278, кл. 318-138, 23.10.72.

lt}t

.г.г