Вентильный электродвигатель Советский патент 1983 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например в электроприводах подачи тяжелых металлорежущих станков.

Известно устройство управления вентильньм электродвигателем, содержащее управляемый выпрямитель, инвертор, полууправляемый обратный мост и синхронный двигатель (1J.

К недостаткам данного устройства следует отнести трудности быстрого перехода из двигательного в тормозной режим, если сигнал на торможение пришел в процессе коммутации, так как в процессе коммутации вьшрямитель переводится в икверторный режим, а ток в фазах двигателя замыкается через одно из плеч обратного моста, тиристор, подключающий этот мост к выпрямителю, и оставшийся в работе тиристор инвертора, т.е. две обмотки двигателя закорачиваются, а ток в них медленно спадает и в схеме ничего не предусмотрено для ускорения этого режима. Возможная пауза при переходе из двигательного в тормозной режим не позволяет применять это устройство в быстродпйствуквдих электроприводах.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности вентильный электродвигатель, который содержит т-фазный управляемый вьшрямитель, т-фазный инвертор с искусственной коммутацией, обратный мост на диодах, включенный через управляемые ключи на выход выпрямителя, коммутиругацйй 1 С-контур, подключаемый с помощью управляемых

10 ключей к плюсу или минусу управляемого выпрямителя и общей точке анодов, и катодов обратного моста на диодах, ВЫВО.ЦЫ переменного тока которого подключены к инвертору и обмоткам пере15менного тока двигателя, устройство подзаряда конденсатора, состоящее из источника питания, фильтра и управляемьах ключей, а также датчик положения ротора .

20

Однако известное устройстводостаточно сложно. Включение инвертора, ведомого сетью, приводит к установке реакторов для ограничения уравнительного тока между управляемым выпрями25 телем и инвертором. Для поддержания момента машины неизменным в процесс коммутации фаз необходимо, чтобы скорость спадания тока вьлходящей из работы фазы и скорость нарастания тока

30 во включаемой фазе были одинаковы. Для этого надо управлять вьтрямителе и и-нвертором, ведомым сетью, по зако ну согласованного управления, что пр водит к увеличению габаритов уравнительных реакторов. Текши образом, установка специаль ного инвертора для отвода энергии фа в процессе коммутации усложняет устр STBO и значительно увеличивает его габариты. Цель изобретения - упрощение схем вентильного электродвигателя. Поставленная цель достигается тем что в вентильном электродвигателе, с держащем т-фазный управляемый выпрямитель, т-фазный инвертор с искусственной коммутацией, обратный мост на диодах, подключенный через шравляемые ключи на выход выпрямителя, коммутирукхций ис-контур, соединенный с помощью управляемых ключей с полол и тельной или отрицательной шиной управляемого выпрямителя и общей точкой анодов и катодов обратного моста на диодах, выходы переменного тока которого подключены к инвертору и обмоткам переменного тока двигателя, устройство подзаряда конденсатора, содержащее источник питания, фильтр и управляемые ключи, а также датчик постоянного тока, общая точка катодо обратного моста соединена через уп равляемый ключ с плюсом 1Сточника по заряда коммутирующего конденсатора, а минус этого источника соединен с общей точкой анодов обратного моста. На чертеже представлена при 1ципиальная схема устройства. Устройство содержит синхронный дв гатель 1 с датчиком 2 положения, инвертор на тиристорах 3-8, подключенный к обмоткам двигателя 35 - 37 и обратного моста на диодах 11 - 16, которые через управляемые ключи 9 и 10 подключены к выходу постоянного тока инвертора и управляемого выпрямителя на тиристорах 23 - 28, коммутирующий ЬС-контур 21 22, который через вправляемые ключи 17 и 18 подключен на выход управляемого вьшрями теля, а через ключи 19 к 20 - к обратному мосту, а также источник 38 питания для подзаряда коммутирующего конденсатора с конденсатором 29 филь ра, который через управляемые ключи 30 - 33 подключен к коммутируквдему LC-контуру, причем общая точка катодов диодов 12, 14 и 16 обратного мос та через управляемый ключ 34 соединена с плюсом источника 38 подзаряда а минус этого источника - с общей точ кой анодов обратного моста.. Коммутацию инвертора осуществляют с помощью 1С-контура и обратного моста. При необходимости (например, при переходе в тормозной режим) можно быстро сбрасывать электромагнитную энергию, запасенную в фазах двигателя в источник подзаряда коммутирукшего конденсатора. Пусть в исходном состоянии схемы до коммутации открыты тиристоры 3 и 8, конденсатор 21 заряжен минусом на обкла дке, соединенной с ключами 17 и 1В, тиристоры 23-28 поочередно открыты с определенным углом управления, все остальные тиристоры закрыты, двигатель вращается. По сигналу датчика 2 положения ротора необходиг/ю провести коммутацию тиристоров, например, .3 и 5 и соответственно обмоток 35 и 3,6. Управляемые ключи 18 и 19 включа.ются и по цепи 21-22-19-11-3- 18 к тиристору 3 прикладывается обратное напряжение и он закрьшае тся, а ток нагрузки течет по цепи: плюс .Jвыпpямитeля-l8 -21-22-19-1135- 37 - В - минус вьшрямителя, одновременно открывается управляемьгй ключ 9 и после разряда конденсатора 21 ток в фазах двигателя замыкается по цепи 8-9-11-35-37, а конденсатор перезаряжается. Затем открывается тигристор 5, под действием капряжения сети ток нарастает в фазе 36 и спадает в фазе 35 Если в этот момент приходит сигнал на торможение, то выпрямитель на тиристорах 23 - 28 переходит в инверторныйi. режим и ток в фазе 36 спадает до нуля, после этого открываются управляемые ключи 17, 20 и 34, По цепям 17-8-16- 20 и179 - 11 - 20 кoмvryтиpyющий конденсатор 21 вьжлючает тиристор 8. Ток, оставшийся в фазах 37 и 35, течет по цепи 37 - 16 - 34 - плюс конденсатора 29 фильтра и элементам 11, 35, т.е. электромагнитная энергия, сохранившаяся в фазах двигателя, быстро отдается в источник 38. Когда ток в обмотках двигателя прекратится, включаются тиристор 7 и управляемый ключ 9 и начинается процесс торможения с рекуперацией энергии в сеть. Учитывая, что частота, с которой приходят команды на торможение привода, значительно ниже частоты j :oмгv1yтaции, габариты источника подзаряда не возрастают. Предлагаемое устройство позволяет упростить схему привода, снизить его габариты по сравнению с прототипом и дает возможность использовать бесконтактный двигатель переменного тока в регулируемом электроприводе вместо двигателя постоянного тока. Это позволяет получить эконом1.«еский эффект за счет экономии меди на 20-30% и путем снижения затрат на обслуживание электропривода. Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий m фазный управляемый выпрямитель, m-фазный инвертор с искусственной коммутацией, обратный мост на диодах, подключенный через управляемые ключи на выход выпрямителя, коммутирующий ЪС-контур, соединенный с помощью управляемьох ключей с положитель ной или отрицательной шинами управляе мого выпрямителя и общей точкой анодов и катодов обратного мости на диодах, входы переменного тока которого подключены к инвертору и обмоткам переменного тока двигателя, устройство подзаряда конденсатора, состоящее из источника питания, фильтра и управляемых ключей, а также- датчик положения ротора, рт лич ающи йен тем, что, с целью упрощения .схемы, общая точка катодов диодов обратного соединена через управляемый Ключ с положительным зажимом источника подзаряда коммутирующего конденсатора, а отрицательный зажим этого источника соединен с общей точкой анодов диодов обратного моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии 48г36286, кл. 55 С 2, 1973.

2.Патент Японии № 51-180058, кл- Н 02 М 7/515, 1976.