Вентильный электродвигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K29/00 

вспомогательным тиристором. Инвертор имеет систему импульсного уаравлеппя его тиристорами, вспомогательный тиристор - устройство управления, а выпрямитель - систему импульсно-фазового управления (СИФУ). К входу СИФУ подключен выход усилителя, на вход которого подключен тахогенератор. Электродвигатель содержит также датчик положения ротора, систему фазового управления тиристорами инвертора, разделительные конденсаторы, статический триггер для выбора режима коммутации тиристоров инвертора, одновибраторы, устройство перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим (например усилитель), трансформатор тока и датчик тока.

В схеме этого электродвигателя коммутация тока тиристоров инвертора, подключенных к статору сиихрониого двигателя, осуществляется за счет ЭДС фаз двигателя. В ироцессе пуска двигателя и при работе на низких частотах вращения, когда ЭДС фаз становится соизмеримой с величиной падения напряжения на активном сопротивлении обмоток и естественная коммутация становится невозможной, коммутация тока тиристоров инвертора осуществляется методом прерывания тока, основанным на поочередном переводе тиристоров выирямителя в инверторный режим и обратно.

Для иеревода тиристоров выпрямителя в инверторный режим в данной схеме применен блокирующий одновибратор, вход которого подключен на выход второго основного одновибратора и через дифференцирующую цепочку, развязывающие диоды на выход статического триггера выбора реЛ4има коммутации, а выход через устройство перевода тиристоров выирямителя в инверторный режим иодключен на вход системы фазового управления выпрямителя 2.

Недостатком такого электродвигателя является сложность схемы управления изза необходимости применения двух конденсаторов: разделительного конденсатора на входе блокирующего одновибратора и конденсатора внутри одповибратора, а также трех развязывающих диодов на входе одновибратора.

Другим иедостатком вентильного электродвигателя является отсутствие запрета со статического триггера на переключение блокирующего одновибратора (например, от помех) при работе электродвигателя на высоких частотах вращения.

Целью изобретения является упрощеиие и повышение надежности вентильного электродвигателя.

Указанная цель достигается тем, что введен второй статический триггер и линия задерл ки, причем первый вход второго статического триггера подключен через разделительные конденсаторы к выходным зажимам датчика положения ротора, второй вход второго статического триггера подключен к датчпку тока, а третий вход подключен к выходу линии задерл ки, выход первого статического триггера иодключен на вход устройства перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим, вход линии задержки подключен к выходу второго статического триггера выОора коммутации.

Ьлагодрая такому иодключению вновь введенных элементов после прихода сигнала на переключение тиристоров инвертора с датчика положепия ротора вповь введенный триггер иереключается и переводит выпрямитель в инверторный режим. После сиада тока фаз до нуля сигналом с датчика тока триггер возвращается в исходное состояние. Необходимость иримеиения одновибратора с конденсатором отпадает. Носле достил еиия заданной частоты вращения статический триггер выбора коммутации переключается и через линию задержки выдает заирет на дальнейшую работу дополнительно введенного статического триггера.

Линия задержки в данной схеме необходима для обеспечения одной принудительной коммутации после переключения триггера выбора коммутации и перевода тиристоров инвертора на естественную коммутацию (с целью исключения прорыва иивертора в момент иерехода на естественную коммутацию).

На чертел е изображеиа схема вентильного электродвигателя.

На чертеже обозначены сиихронный двигатель 1; зависимый преобразователь частоты с инвертором 2; выпрямитель 3 преобразователя частоты; сглаживающий дроссель 4; тиристор 5 для шунтирования сглал ивающего дросселя; система 6 имиульсного управления тиристорами инвертора; устройство 7 управлепия тиристором 5; система 8 имиульсно-фазового управления тиристорами выпрямителя; усилитель 9; тахогеиератор 10; датчик 11 иоложения ротора; система 12 фазового управления тиристорами инвертора; разделительные коидеисаторы 13 с разделительными диодами; статический триггер 14 выбора режима коммутации тиристоров инвертора; одновибратор 15; дифференцирующая цепочка 16 с регулируемым временем разряда конденсатора; одновибратор 17; дополнительный статический триггер 18; линия 19 задерЛСки; устройство 20 перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим (например усилитель); трансформатор 21 тока; датчик 22 тока; источник задающего напрял ения f/3Вентильный электродвигатель состоит из синхронной машины 1 и зависимого преобразователя частоты с инвертором 2 и выпрямителем 3.

В звено постоянного тока преобразователя частоты включен сглаживающий дроссель 4, зашунтированный вспомогательным тиристором 5. Инвертор имеет систему импульсного управления 6, вспомогательный тиристор - устройство 7 управления, а выпрямитель - систему 8 импульсно-фазового управления. К входу системы импульснофазового управления подключен выход усилителя 9, на вход которого подключен тахогенератор 10 и источник 2 задающего напряжения U. На валу синхронного двигателя находится датчик 11 положения ротора, выходы которого подключены на вход системы 12 фазового управления СФУ тиристорами инвертора и на вход разделительных конденсаторов 13.

Электродвигатель содержит также статический триггер 14 для выбора режима коммутации тиристоров инвертора. Один вход триггера подключен на выход первого одновибратора 15, который также подключен через дифференцирующую цепочку 16 с регулируемой постоянной времении разряда конденсатора к входу второго одновибратора 17. Выход одновибратора 17 подключен на второй вход статического триггера 14.

В электродвигатель введен дополнительный статический триггер 18 и линия 19 задержки. Первый вход триггера 18 подключен через разделительные конденсаторы 13 на выход датчика 11 наложения ротора, а второй вход подключен через линию 19 задержки на выход статического триггера 14 выбора режима коммутации.

Электродвигатель содержит также устройство 20 перевода тиристоров выпрямителя в инверторный режим, трансформатор 21 тока и датчик 22 тока. Выход дополнительного статического триггера 18 подключен к входу устройства 20, выход которого .подключен к выходу системы 8 импульсно-фазового управления выпрямителя. Выход трансформатора тока подключен на вход датчика 22 тока, выход которого подключен на третий вход дополнительного статического триггера.

В исходном состоянии схемы задающий сигнал f/3 равен нулю, и напряжение на выходе выпрямителя 3 отсутствует. Сигналом с датчика положения ротора через систему 12 фазового управления и систему 6 импульсного управления подается отпирающее напряжение на тиристоры инвертора 2, но ввиду отсутствия напряжения на выходе выпрямителя 3 ток в обмотках статора двигателя 1 не протекает. Триггеры 14 и 18 находятся в полол енин, когда на выходе сигнал отсутствует.

После подачи задающего напряжения С/з на вход СИФУ 8 на выходе выпрямителя 3 появляется напряжение, и по двум фазам статора двигателя начинает протекать ток и, взаимодействуя с магнитным потоком

ротора, создает вращающий момент. Ротор двигателя поворачивается на определенный угол. При этом на выходе датчика 12 положения ротора появляется сигнал, который через конденсатор 13 запускает одновибратор 15 и сигналом с одновибратора 15 через дифференцирующую цепочку 16 запускается одновибратор 17. При этом на оба входа статического триггера 14 подается сигнал с одновибраторов 15 и 17. Поскольку длительность выходного сигнала с одновибратора 17 больше, чем с одновибратора 15, то после возвращения одновибраторов 15 и 17 в исходное состояние статический триггер 14 остается в таком положении, когда на его выходе, подключенном к СИФУ 12 и к линии задержки 19, сигнал отсутствует, что соответствует углам регулирования |3 0. Одновременно

через разделительные конденсаторы 13 сигнал с датчиков 11 проходит на вход дополнительного статического триггера 18, переключая его. При этом через устройство 20 углы управления тиристорами выпрямителя

3 переводятся в инверторный режим с Р 20 эл. град. Ток фаз двигателя начинает уменьшаться.

После снижения тока до нуля сигналом с датчика 22 триггер 18 возвращается в исходное состояние, и выпрямитель 3 опять переходит в выпрямительный режим. Ток в двигателе вновь нарастает до прежнего значения, но уже по двум другим фазам, соответствующим другому положению датчика И. Ротор двигателя вновь поворачивается на 60 эл. град. Если поворот ротора произошел достаточно быстро, т. е. частота вращения двигателя достигла заданной величины, то к этому времени конденсатор

дифференцирующей цепочки 16 не успевает 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, нодключенном к СИФУ 12, появляется сигнал, и углы регулирования тиристоров 2 переводятся в положение

эл. град. Одновременно через линию 19 сигнал с триггера 14 поступает на вход триггера 18, запрещая в дальнейшем его переключение прн появлении сигналов на выходе датчика положения ротора. Линия

задержки необходима для того, чтобы в момент перевода тиристора в 50 выполнялась еще раз принудительная коммутация, так как до этого тпристоры работали при р 0 и сами скоммутировать ток не

могут.

Таким образом, при более простой схеме управления (дополнительный триггер и линия задержки могут быть выполнены на логических элементах И-НЕ в корпусе

одной микросхемы К511 ЛЛ5 с резистором