Устройство для управления синхронным гистерезисным электродвигателем Советский патент 1982 года по МПК H02P7/36 H02K19/08 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к управлению микроэлектроприводом на базе гистерезисного двигателя, и может быть использовано в аппаратуре магнитной записи.

Известно устройство для управления лентопротяжным механизмом, содержащее трехфазный гистерезисный синхронный электродвигатель, связанный с лентопротяжным механизмом, коммутатор фаз,Q электродвигателя, подключенный к шине питания, и ключевой элемент l

Однако низкие функциональные возможности известного устройства, а именно невозможность получения допопнитель- ,5 ной скорости вращения электродвигателя, так как коммутатор фаз электродвигателя вьшолнен на силовых транзисторах одного типа проводимости, приводит к тому, чгго в некоторых режимах работы запирание 20 силовых транзисторов коммутатора, включенных по схеме с общим коллекгцрром, зависит от состояншгнагрузки. Поэтому, при изменении режимов работы устройства Vнапример увеличении скорости Вращения синхронного гистерезисного электродвигателя лентопротяжного механизма) происходит нечеткое запирание упомянутых силовых транзисторов, а это, в конечном итоге, приводит к искз жению выходного напряжения, а такясе к снижению КПД коммутатора фаз и устройства в целом.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению; является устройство для управления синхронным гистерезисным электродвигателем, содержащее трехфазный инвертор напряжения, входы которого подсоединены к блоку управления и к регулятору напрял ения, а выходы - к обмоткам электродвигателя, причем инвертор на калодую фазу содержит стойку ключей, состоящую из последовательно соединенных транзисторов разного проводимости, транзистор типа ц -р-Pi (Соединен с положительной щиной регулятора напряжения, транзисто39pa типа VI-p-И- с отрицательной шиной, а их общая точка является выходом инвертора, база транзистора типа связана через резистор и дополнительны транзистор типа Vi-p- И отрицательной шиной регулятора напряжения, управляющие входы транзисторов типа Ц-р-У подсоединены к блоку управления инвертором . Недостатком этого устройства являет ся снижение КПД инвертора при регулировании напряжения за счет увеличения потерь в базовых цепях транзисторов при увеличении напряжения. Цель изобретения - повышение КПД инвертора и всего устройства. Поставленная цель достигается тем; что в „устройство введены в каждую cToi ку вспомогательные транзисторы типа p-Yt-p и шунтирующие их эмиттер-коллектор резисторы, при этом ойцие точки их соединения включены последовательно в . коллекторную цепь упомянутых дополнительных транзисторов типа а базы соединены с регулятором напряжения. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Устройство содержит управляемый трехфазный инвертор 1 напряжения, вход которого соединены с блоком 2 управления. Инвертор 1 состоит из транзисторов разной проводимости. Транзистор 3 типа и-р-И соединен с положительной шиной источника , а транзистор 4 типа .. С: отрицательной. Общая точка транзисторов соединена с синхронным гистерезисным электродвигателем 5 лентопротяжного механизма 6. Источник 7 питания имеет два выхода, транзисторны ключ 8 с упра1У1яющим входом подключе к кятоду диода 9 и к положительной шине 10 питания инвертора. Блоки 7, 8 и 9 образуют дискретный регулятор напряжения 11. Анод диода 9 подключен ко второму выходу источника питания 7. Инвертор 1 напряжения содержит три до . полнительных транзистора 12 типа рнпэмиттеры которых объединены с эмиттерами транзисторов 4, а коллекторы (каждый в Iотдельности) соединены с эм терами трех вспомогательных транзистор ных ключей 13 и с вьгоодами резисторов 14, которые шунтируют переходы коллек тор-эмиттер вспомогательных транзисторных ключей 13, Вторые выводы шунтирующих резисторов 14, о&ьодиненные с коллекторами вспомогательных тран.94 аисторных к;шчей 13, поцклю шны к соответствующим ограничительным резисторам 15, связанным с базами соответствующих силовых транзисторов 3, эмиттеры которых подключены к положительной шине 10 питания инвертора 1. Базы вспомогательных транзисторных ключей 13 объединены между собой и подключены к регулятору напряжения и к командной шине 16 переключения скоросУстройство работает следующим образом. При отсутствии сигнала управления в командной шине 16 переключения скорое тей управляемъ1й трехфазный инвертор 1 напряжения вьфабатывает импульсное напряжение прямоугольной формъ с частотой, соответствующей рабочей скорости враще.ния синхронного гистерезисного электродвигателя 5 лентопротяжного механизма 6. Это напряжение поступает на соответствующие входы инвертора 1. Транзисторный ключ 8 с управляющим входом находится в запертом состоянии. При этом со второго выхода источника 7 питания через диод 9 к положительной шине 1О питания выходного каскада прикладывается напряжение с,низким уровнем. Вспомогательнъ1е транзисторнъю ключи 13 находятся в насъоценном состоянии. За счет этого базовый ток для силовых транзис- . торных ключей 3 инвертора 1 протекает через транзисторы 12, переход коллектор-эмиттер насыщенных транзисторных ключей 13 и ограничительныерезисторы 15 и определяется, в основном, величиной ограничительнъгх резисторов 15, т.е. к электродвигателю 5 лентопротяжного механизма 6 прикладывается низкое напряжение малой частоты и он вращается со скоростью рабочего хода. Для обеспечения скорости перемотки к командной шине 16 переключения скоростей подводится сигнал управления, под действием которого управляемый трехфазный инвертор 1 напряжения въфабатьтает напряжение прямоугольной формы высокой частоты. Транзисторный ключ 8 с управляющим входом переходит в насыщенное состояние и через него к положительной шине 10 питания инвертора 1 прикладывается напряжение питания с высоким уровне 1, снимаемое с первого выхода источника питания 7. При этом диод 9 переходит в запертое состояние, что предотвращает короткое замыкание между выходами источника питания 7. Одновременно

транзисторные ключи 13 переходят в режим отсечки, за счет чего базовый ток для силовых транзисторов 3 инвертора 1 протекает через транзисторы 12 резисторы 14, шунтирующие переходы коллектор-эмиттер транзисторных ключей 13, и ограничительные резисторы 15.

.Величина этого тока определяется суммарной вели 1иной ограничительных резисторов 15 и шунтирующих резисторов 14. Таким образом, к электродвигателю 5 лентопротяжного механизма 6 прикладыв ается повышенное напряжение большей частоты и он начинает врашаться со скоростью перемотки. Поскольку ток потребления синхронного электродвигателя 5на низкой скорости вращения вьшхе чем на большой скорости, то величина ограничительных резисторов 15 выбирается из условия хорсяиего насьш1ения силовых транзисторов 3 инвертора 1 на низкой скорости вращения электродвигателя 5.. При переходе же на большую скорость вращения электродвигателя 5 ток через ограничительные резисторы 15 резко воз растает, что приводит к нежелаемым: , потерям мощности как на самих ограничительных резисторах 15, так и на переходах база-эмиттер силовых транзисторов 3 инвертора 1 и, тем самым, к уменьшению КПД устройства. Введение на большой скорости в базовые цепи силовьпс транзисторов 3 дополнительных резисторов (шунтирующих резисторов 14) позволяет уменьшить базовый ток до величины, достаточной для хорошего насьпцения силовых транзисторов 3, и, тем самым, сократить потери мощности в базовых цепях силовых транзисторов 3 инвертор ра 1.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить КПД инвертора и всего устройства в целом. Формула изобретения

Устройство для управления синхронным гистерезисным электродвигателем, содержащее трехфазный инвертор напряжения, входы которого подсоединены к блоку управления и к регулятору напряжения, а выходы - к обмоткам электродвигателя, инвертор на каждую фазу содержит стойку ключей, состоящую из последовательно соединенных транзисторов разного типа проводимости, транзистор типа соединен с пютржительной выходной шиной регулятора напряжения, транзистор тип а Vi-p-M с отрицательной шиной.а их общая точка является выход инвертора, база транзистора тира -рсвязана через резистор и дополнительный транзистор типа h-P-Vi ;с отрицательной вьпсодной шиной регулятора напряжения, управляющие входы транзисторов типа И-РИ подсоединены к блоку управления инве этором, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД, введены в каждую стойку вспомогательные транзисторы типа n-pt-pi и щунтирующие их эмиттер-коллектор резисторы, общие точки их соединения включены п(Ьследовательно в коллекторную цепь упомянутых f дополнительных транзисторов типа P-iyr-p, а базы соединены с регулятором напря жения.

Источники инЛосмации, прйнятыё Ьо внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 547828, кл. б 11 В 15/32, 1977.

2.Труды МЖ. Вып. 291, 1978, с. 78-84.