Синхронизированный вентильный электродвигатель Советский патент 1983 года по МПК H02P6/00 

Изобретение относится к электротехнике и, в частности к синхронизиг рованннм вентильным электродвигателям.S

Известен синхронизированный электродвигатель с частотно-фазовым регулированием скорости, в котором наряду с двигателем содержится датчик частоты, п-кратной частоте вращения., tO инвертор для регулировсшия напряжения двигателя и частотно-фазовый регулятор, который сравнивает задающий сигнал от внешнего или от внутреннего синхрогенератора и сигнал от датчика частоты по частоте и фазе и управляет инвертором. Этим обеспечивается синхронность частоты синхроге.нератора и вращения двигателя. В более обгдем случае использования 20 вентильного электродвигателя инвертор выполняется т-фаэным ullДанное устройство имеет два недостатка, один из которых состоит в необходимости предусматривать дополни- 25 тельный датчик положения на его валу для управления т-фазным инвертором. Это усложняет конструкцию привода. Второй напряжению, состоит в сравнительно мЪлом диапазоне регулиро- JQ вания скоростей в синхронном режиме.

поскольку со снижением частот вращения и, следовательно, частот сигнала датчика увеличивается и далее недопустимо возрастает запаздывание регулирования, С увеличением же частоты вращения появляются затруднения другого рода, вызванные ограничениями в возможности быстродействующей обработки информации от синхрогенератора и датчика.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является синхронизированный вентильный электродвигатель, содержащий си.нхронную машину т-фазная якорная обмотка которой соединена с т-фаэным выходом инвертора, имеющего (ri-фазный вход и вход регулирования по напряжениюj датчик положения ротора, выполненный в виде бесконтактного-сельсина, т-фазный вход которого сюединен с т-фазным выходом генератора опорной частоты, m дешифраторов, каждый из которых по одному входу соединен с соответствующим фазным выходом генератора опорной частоты, другим - с выходом датчика положения ротора, а выходом - с соответствукидам фазным входом инвертора, логический элемент И Соединен первым входом с выходом датчика положения ротора и синхрогенератор Zj. Недостаток известного устройства состоит в большой длительности и существенном перерегулировании в процессе синхронизации, и, следова тельно, в невысоких энергетических показателях вентильного электродви гателя. Целью изобретения является повышение энергетических показателей :В переходных режимах путем уменьшения времени и перерегулирования переходного процесса при синхрониз ции вентильного электродвигателя. поставленная цель достигается тем, что в синхронизированный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную.машину, т-фазная якорная обмотка которого соединена с т-фазным выходом инвертора, имею щего т-фазный вход и вход регулиро вания по напряжения, датчик положе ротора, выполненный в виде бесконтактного сельсина, т-фазный вход к торого соединен с уу1-фазным выходом генератора опорной частоты wi деши раторов, каждый из которых первым входом соединен с соответствующим фазным выходом генератора опорной частоты, другим - с выходом датчик положения ротора, а выходом - с соо ветствующим фазным входом инвертор логический элемент И, соединенный первымвходом с выходом датчика пол жения ротора, и синхрогенератор, первый вход которого соединен с дополнительным выходом генератора опо ной частоты, а второй вход - с задатчиком частотного сигнала требуем скорости вращения электродвигателя дополнительно введены общий дешифратор, первый и второй узлы сброса фильтр, компаратор, генератор пилообразного сигнала и счетчик, который счетным входом соединен с вых дом синхрогенератора, разрядными вы ходами - с соответствующими разрядными входами общего дешифратора, а входами Загрузка и Установка О соответственно с выходами первого и второго узлов сброса, каждый из кот рых входом Сброс соединен с выходом датчика положения ротора, а раз рядными входами - соответственно со второй и третьей группами разрядных выходов общего дешифратора, первая группа разрядных выходов которого соединена со вторым входом логического элемента И, выход которого соединен со входом регулирования ий вертора по напряжению через фильтр компаратор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного сигнала, соединенного входом с выходом датчика положения ротора. На чертеже представлена схема синхронизированного вентильного электродвигателя . Схема содержит синхронную машину 1, т-фазная якорная обмотка которого соединена с т-фазным выходом инвертора 2, имеющего с т-фазный вход и вход регулирования по напряжению, датчик 3 положения ротора, выполненного в виде бесконтактного сельсина, т-фазный вход которого соединен с т-фазным выходом генератора 4 опорной частоты, m дешифраторов 5, каждый из которых первым входом соединен с соответствующим фазным выходом генератора 4 опорной частоты, другим с выходом датчика 3 положения ротора, а выходом - с соответствующим фазным входом инвертора, логический элемент .6 И, соединенный первым входом с выходом датчика положения ротора, синхронизатор 7, первый вход которого соединен с дополнительным выходом генератора 4 опорной частоты, а второй вход - с задатчиком частотного сигнала требуемой скорости вращения электродвигателя, счетчик 8,. соединенный по счетному входу с выходом синхронизатора 7, по разрядным выходам - Ссоответствующими входами общего дешифратора 9, а входами Загрузка и Установка О соответственно с выходами первого и второго узлов сброса 10 и 11, каждый из которых входом Сброс соединен с. выходом датчика 3 положения ротора, а разрядными входами, соответственно со второй и третьей группой разрядных выходов общего дешифратора 9, первая группа разрядных выходов которого соединена со вторым входом логического элемента И 6, выход которого соединен со входом регулирования инвертора по напряжению через фильтр 12 и компаратор 13,вход которогхэ соединен с выходом генератора 14 пилообразного сигнала, соединенного входом с выходом датчика 3 положения ротора. Генератор 4 опорной частоты в свою очередь состоит из кварцевого генератора 15, фазорасщепителя 16 и усилителя 17 мощности. Синхронизированный вентильный электродвигатель работает следующим образом. Фаза сигнала датчика 3 тождественно равна угловому положению ротора двигателя 1. Фазные дешифраторы 5, на входах которых комбинируется сигнал с датчика и соответствующие фазные сигналы генератора 4 опорной частоты, вырабатывают фазные сигналы, изменяющиеся тождественно угловому положению ротора двигателя 1, вследствие чего двигатель 1 получает МОНОТОННЫЙ электромагнитный

момент и разгоняется до заданной скорости.

Частота сигнала синхрогенератора 7 устанавливается до запуска п-кратной сумме опорной и задающей частот вращения и уменьшается счетчиком 8 в п раз. При этом на выходах дешифратора 9 формируются импульсы с длительностью 1/п и с частотой, которой для осуществления заданной частоты вращения должен быть синхронизирован сигнал датчика 3.

Пачки импульсов получаемых на первой группе разрядных 1...р-ных выходах дешифратора 9 поступают на элемент И 6, в котором объединяются в результирующий опорный сигнал который сравнивается по фазе с сигна- лом датчика 3,в результате на выходе элемента И 6 формируются импульсы, длительность которых в зависимости от фазорассогласования фронтов сравниваемых сигналов может изменяться в пределах от |и до 0. Этот сигнал посредствог -фильтра 12 преобразуется в уровень, а с помощью компаратора 13 и генератора 14 пилообразного напряжения снова трансформируется в импульсный сигнс1Л, изменяе Jtlй по длительности в полном диапазоне, т.е. от Логической 1 до Логического О. Этот сигнал поступает на вход регулирования напряжения инвертора 2.

Таким образом, сочетание счетчика, дешифратора 9 и элемента И б, а также фильтра 12 и компаратора 13 выполняет функцию фазового регулирования скорости электродвигателя.

Зона линейной характеристики фазового регулирования определяется шириной у/И . опорного суммарного - импулса и синхрогенератора 7, в пределах которого может ориентироватьсяфронт сигнала датчика 3 положения ротора, и ирина этой зоны может быть сообразно параметрам привода установлена оптимальной в отношении статической тоности и затухания переходного процесспосредством выбора соотношения между числами и и f .

Кроме того, отличительные особенности работы вентильного электродвигателя обусловлены действием узлов 10 и 11 сброса. Узел 10 сброса срабатывает при ориентации фронта сигнала с датчика 3 положения ротора в пределах действия (i4 +1) . . .yi импульсо на выходах третьей группы разрядных выходов общего дешифратора 9, что соответствует отрицательному фазорассогласованию сигналов с выходом датчика 3 положения ротора и синхронизатора 7. При этом узел 10 сброса переустанавливает счетчик 8 в поло. жение О в момент времени, которое непосредственно предшествует действи

опорного сигнала с синхрогенератора 7. Благодаря этому величина зоны регулирования с Логической 1 ограничена в пределах 1/и . Узел 11 сброса срабатывает при совпадении фронта сигнала датчика 3 положения ротора с импульсами от ( S +2) до К на выходах второй группы разрядных выходов общего дешифратора 9 и переустанавливает счетчик 8 в положение (в+1, которое

О непосредственно следует во времени за опорным сигналом синхрогенератора 7. Благодаря этому величина зоны регулирования с Логическим О также ограничена величиной 1/Vi.

5 Эти зоны ограничения в 5 раз меньше линейной зоны регулирования и выбором коэффициента и могут быть сведены к как угодно малым.

Таким образом,- .-при изменении зна0 ка. рассогласования частот, например при запуске, привод практически мгновенно, без перерегулирования оказывается в зоне линейного регулирования у благодаря чему обеспечивается

5 наиболее благоприятное течение процесса синхронизации, и тем самым достигаютсуг более высокие энергетические . показатели вентильного синхронизированного электродвигателя.

0

Формула изобретения

Синхронизированный вентильНый

5 Электродвигатель, содержащий синхронную машину, hi-фазная якорная обмотка которой соединена с т-фазным выходом инвертора, имеющего гУ)-фазный вход и вход регулирования по

Q напряжению, датчик положения ротора, выполненный в виде бесконтактного сельеина, yvi-фазный вход которого соединен с куч-фазным выходом генератора опорной - частоты,Ж дешифра. торов, каждый из которых первым входом соединен с соответствующим фазным выходом генератора опорной час тоты, другим - с выходом датчика положения ротора, а выходом--.с соответствующим входом инвертора, логи0ческий элемент И, соединенный первым, входом с выходом датчика положения ротора, и синхрогенератор, первый вход которого соединен с дополнительным выходом генератора опорной

5 частоты, а второй вход - с задатчиком частотного сигнала требуемой скорости вращения электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических пока0 зателей переходных режимов путем уменьшения времени и перерегулирования переходного процесса при синхронизации, в него дополнительно введены общий дешифратор с тремя груп5 пами разрядных выходов, первый и второй узлы сброса фильтр, компаратор, генератор пилообразного сигнала и счетчик, который счетным входом соединен с выходом синхрогенератора, разрядными выходами - с соответствукяцими входами общего дешифратора, а входами Загрузка и Установка 0 соответственно с выходами первоРо и второго узлов сброса, каждый из которых входом Сброс соединен с выходом датчика положения ротора, а разрядными входами - соответственно с второй и третьей группами разрядных выходов общего дешифратора, первая группа разрядных выходов которого соединена с вторым входом логическогс

элемента И, выход которого соединен с входом регулирования инвертор по напряжению через фильтр и компаратор, вход которого соединен с выхдом генератора пилообразного сигнада, соединенного входом с выходом датчика положения ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Трантенберг P.M. Астатические дискретные системы элект,ропривода постоянного тока.- Электричество, 1972, № 4.

2.Авторское свидетельство СССР 327552, кл. Н 02 К 29/02, 1970.