Регулируемый ветнильный электродвигатель Советский патент 1979 года по МПК H02K29/02 

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к вентильнь двигателям (ВД) с позиционно-зависимой широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) фазных напряжений. Известен бесконтактный двигатель с полупроводниковым коммутатором, содержащий датчик положения и бесщеточную систему возбуждения с вращающимся выпрямителем. На роторе двигателя установлены две фазные об мотки, соединенные между собой чере вращающийся переключатель, обеспечивающий переход с синхронного режи ма на асинхронный 1, Недостатком известных двигателей является пульсация скорости вращения вследствие дискретного характера перемещения магнитного поля в электрической машине. Указанные пул сации возрастают при регулировании двигателя на низких скоростях враще ния и снижают диапазон регулировани Известен также бесконтактный .электродвигатель постоянного тока, состоящий из бесконтактной электрической машины магнитоэлектрического типа, обмотки которой подключены к выходам полупроводникового коммутатора, работающего в режиме широтно-импульсной модуляции и управляемого от широтно-импульсного датчика положения ротора (2 . Недостатком устройства является узкий диапазон регулирования скорости вращения при управлении по цепям полупроводникового кс мутатора. Диапазон регулирования ограничен снизу пульсациями скорости, возникающими на низкой скорости вращения при ШИМ по цепям коммутатора. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования скорости вращения . Для этого в вентильный электродвигатель, содержащий N-секционную электрическую машину, например, магнитно-электрического типа, секции которой подключены к выходам N-фазного инвертора с N входами, и датчик положения ротора широтно-импульсного типа, выходы N чувствительных элементов которого подключены к N формирователям импульсов, дополнительно в каждый канал усиления-формирователя введены последовательно соединенные регулируемый преобразователь длительности импульсов в напряжение, регулируекий ждущий мультивибратор и схема вычитания длительности

импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен с входом преобразователя длительности импульсов в напряжение, на второй вход которого подключена шина управляющего напряжения, с входом запуска ждущег мультивибратора и с суммирующим входом схемы вычитания длительности импульсов, выход которой пог-ключен к входу N-фаэиого широтно-им;;ульсного инвертора.

На фиг. 1 изображен регулируемый вентильный электродвигатель, функцинальная схема; фиг. 2 - зависимости относительных длительностей импульсов в различных точках устройства для i-й фазы двигателя от угла поврот а J его ротора..

Регулируемый вентильный электродвигатель состоит из N-фазного датчика 1 положения ротора (ДПР) широтно-импульсного типа, выходы чувствительных элементов 2 которого подключены к входам формирователей 3 импульсов. Двигатель в каждс л канале усилиения содержит последовательно соединенные регулируемый преобразователь 4 длительности импульсов в напряжение/ на управляющий вход которого подключено управляющее напряжение и,, регулируемый ждущий мультивибратор 5 и схему 6 вычитания длительностей импульсов. Выходы N схем вычитания импульсов 6 через N каналЬв усиления широтноимпульсного инвертора 7 подключены к секциям обмотки N-секционной электрической машины В, а выход формирователя импульсов 3 соединен с входом преобразователя 4 длительности импульсов в напряжение. С входсял запуска регулируемого ждущего мультивибратора 5 и с вычитающим входом схемы 6 вычитания длительностей импульсов .

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Чувствительные элементы 2 широтно-импульсного типа, входящие в состав датчика положения ротора, вырабатывают импульсные последовательности, относительная длительность (скважность) каждой из которыхц. изменяется по гармоническому закону, как это показано на фиг. 2, Синусоиды скважностей импульсов ДПР сдвинуты между собой на угол 2S/N, где N - число чувствительных элементов датчика. Подробно рассмотрена работа одного канала двигателя, так как работа остальных каналов усиления аналогична. Импульсы с выхода чувствительного элемента 1 через формирователь 3, улучшающий форму сигналов ДПР, поступают одновременно на три блока: на регулируемый преобразователь 4 длительности импульса в напряжение, на регулируемый ждущий мультивибратор 5 и на суммирухндий

(вход схемы 6 вычитания длительностей импульсов. Регулируемый преобразователь длительности импульсов в напряжение, с коэффициентом передачи пропорциональным управляющему напряжению Цд, вырабатывает напряжение, 5 изменяющееся по гармоническому закону (см, кривая 9 на фиг. 2). напряжение 9 поступает на управляющий вход регулируемого ждущего мультивибратора 5, на вход запуска которого подключено напряжение 10. Регулируемый ждущий мультивибратор 5 с приходом запускающего сигнала вырабатывает импульс с длительностью, пропорциональной управляющему им напряжению. Поэтому закон изменения длительности его выходных импульсов соответствует кривой 9. Далее напряжение 9 поступает на вычитающий вход схемы 6 вычитания длительностей

0 импульсов, в результате чего длительность ее выходных импульсов 11 уменьшается пропорционально коэффициенту передачи регулируемого преобразователя длительности импульсов

- в напряжение, в свою очередь пропорционального величине управляющего напряжения. Разностные импульсы через один из каналов усиления N-фазного широтно-импульсного инвертора 7 поступают на обмотку электрической машины 8, создавая вращающееся плавное магнитное поле. Итак, i-я фаза электрической мгииины запитывается импульсной последовательностью, скважность которой изменяется

5 по гармоническому закону с амплитудой изменения, обратно пропорциональной величине опорного напряжения Uo.

Таким образом, путем введения да канал каждой фазы вентильного

U электродвигателя трех блоков: регулируемого преобразователя длительностей Импульсов в напряжение, регулируемого ждущего мультивибратора и вычитания длительностей импульсов удается производить регулирование скорости вращения вала двигателя, причем регулирование производится по каждому импульсу, т.е. с частотой,.равной несущей частоте модуляции, что обеспечивает сохранение плавности вращения вала двигателя при регулировании на низких скоростях вращения. Исключаются пульсации скорости вращения ограничивающие снизу диапазон регулирования скорости.

Реализация вновь вводимых в двигатель блоков основана на применении типовых элементов. Так, например, преобразователь 4 может представлять собой генератор пилообразного напряжения с питающим напряжением Uj, а схема вычитания длительностей импульсов б есть двухвходная схема совпадения. Поскольку добавляемый

регулятор может быть выполнен на микросхемах, то массогабаритные характеристики двигателя практически не ухудшаются. Формула изобретения Регулируемый вентильный электродвигатель, содержащий индуктор, якорь с обмоткой, секции которой соединены с выходом инвертора, и датчик положения ротсч а широтно-импульсного типа, каждый чувствительн элемент которого соединен с об1оим из входов инвертора через кангш уси ления, содержащий формирователь импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости вращения, каждый канал усиления снабжен дополнительно последовательно сое46диненными регулируемым преобразователем длительности импульсов в напряжение, регулируемым ждущим мультивибратором и схемой вычитания длительностей импульсов, причем выход формирователя импульсов соединен с входом преобразователя длительности импульсов в напряжение, второй вход которого соединен с выходом задатчика управляющего напряжения, с входом запуска ждущего мультивибратора КС суммирующим входом схемы вычитания длительности импульсов, выход котсч ой соединен с одним из входов инвертора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 К 29/02, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 464044, кл. Н 02 К 29/02, 1974.