Вентильный электродвигатель

Вентильный электродвигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

П9) . (11) .СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3379919/24-07 (22)07.01.82 (46) 23.10.83. Бюл. Ю 39 (72) A.Ã.Бабак, Е.И.Дорохов, В.П.Дроганов, Й.И.Куликов, С.И.Цатласов, С.Д.Попов и Е.Д.Рыжиков (53) 621.316.7(088.8) (56 ) 1. Заявка Японии Р 49-2924, кл. Н 02 Р 7/00, 1974.

2. Заявка ФРГ 9 2834523, кл. Н 02 Р 29/02, 1980. (54) (57) ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ| содержащий синхронный электродвига-. тель, якорная обмотка которого соеДИиена с выходами тиристорного мостового инвертора, анодная группа тирис- торов которого соединена через пер- . вый транзистор с первым выходом для подключения источника постоянного тока, а катодная группа тиристоровчерез второй транзистор с вторым выводом для подключения источника постоянного тока и анодной группой вентилей обратного, выпрямительного моста, катодная группа вентилей которого связана с первым выводом для подключения источника постоянного тока, датчик положения ротора, механически связанный с валом синхронного электродвигателя, выход котороге связан с управляющими, входами узлов управления транзисторами и тиристо3151) Н 02 Р 6/02

1 рами, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого и второго транзисторов, тирис. торов- анодной и катодной групп тиристоров тиристорного мостового инвертора, о т л и ч а ю щ и и .с я тем, что, с целью повышения энергетических характеристик, в него дополнительно введены двухканальный распре" делитель импульсов, два формирователя импульсов заданной длительности и два узла временной задержки, а узлы управления тиристорами выполнены в виде формирователей-распределителей с синхронизирующими входами, причем вход двухканального распределителя импульсов соединен с выходом датчи" ка положения ротора, а два выхода Е его соединены соответственно с входами первого и второго формировате. ля импульсов заданной длительности, выход первого из которых соединен с управляющим входом узла. управления первым транзистором и череэ первый Я узел временной задержки — с синхронизирующим входом узла управления тиристорами анодной группы, а выход второго - с управляющим входом узла управления вторым транзистором и через второй узел временной задержки с синхронизирующим входом узла управления тиристорами катодной группы тиристорного мостового инвертора.

1050079

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемым вентильным электродвигателям.

Известен вентильный электродвигатель, содержащий синхроннь-.й электродвигатель, янорная обмотка которого подключена к тиристорному инвертору, зашунтированному обратным выпрями-. тельным мостом, два коммутирующих устройства, состоящих из .С-контура и двух встречно-параллельно включен- 10 ных дополнительных тиристора и включенных между тнристорами анодной и катодйой групп инвертора и выводами, соединенными с положительным и отрицательным полюсами источника питания, 5 и блока управления, выходы которого соединены с. управляющими входами

:тиристоров тиристорного инвертора и коммутирующих устройств.

ПреимуществоМ такого схемного решения является повышенная надежность, в связи с использованием двух коммутирующих устройств (11.

Однако такое решение не освобождает инвертор от четырех дополнительных коммутирующих тиристоров и дополнительных реактивных элементов, что увеличивает число связей инвертора.

Кроме того, такое техническое решение не позволяет производить ре- 30 гулирование тока якоря методом широтно-импульсной модуляции (ШИИ ) напряжения на частоте, существенно превышающей частоту вращения двигателя, и для обеспечения безразрывного тока якоря требует включения в цепь питания дополнительной индуктивности. !

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является вентильный электродвигатель, выпол- 40 ненный в виде синхронного электродвигателя, якорная обмотка которого соединена с выходами тиристорного мостового инвертора, анодная группа тиристоров которого соединена через 45 первый транзистор с первым выводом для поцключения источника постоянного тока, а катодная группа тиристоров — через второй транзистор с вторым выводом.для подключения источника постоянного тока.и анодной группой вентилей обратного выпрямительного моста, катодная группа вентилей которого связана с первым выводом для под лечения исто ника постоянного тока, датчика положения ротора, механически связанного с валом . синхронного электродвигателя, выход которого связан с управляющими входами узлов управления транзисторами и тиристорами, выходы которых соедине- 60 ны соответственно с управляющими входами первого и второго транзисторов, тиристоров анодной и катод. ной групп тиристоров тиристорного мостового инвертора. 65

Преимуществом известного электродвигателя является устранениегромоэд ких и низкочастотных коммутирующих устройств, снижающих быстродействие, и возможность управления токОм якоря двигателя с помощью высокочастотйой широтно-импульсной модуляции (ШИМ) напряжения питания обмотки якоря Г2 ).

Недостатки такого решения заклю" чаютсн s совместном одновременном управлении транзисторами на входе тиристорного инвертора, При таком управлении энергия, запасенная в обмот ке якоря во время закрытого состояния транзисторов, возвращается s источник питания, а ток в .цепи якоря двигателя протекает под действием

ЭДС, направленной встречно по отношению к источнику питания, и вследствие этого спадает весьма быстро. Во избежание разрывности тока якоря необходимо устанавливать дополнитель-. .ную индуктивность, массогабаритные показатели которой оказываются значительными.

При аинхронном (одновременном ) управлении транзисторами ток якоря замыкается через шунтирующие диоды и источник питания, минуя силовые тиристоры моста. Это обстоятельство приводит к необходимости выделения . сигнала на отпирание соответствующих тиристоров с частотой переключения транзисторов, что ухудшает энергети«. ческие характеристики вентильного двигателя.

Целью изобретения является повыше

we энергетических характеристик вентильного электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что вентильный электродвигатель содержащий синхронный электродвигатель, якорная обмотка которого coe" динена с выходами тиристорного мосто вого инвертора, анодная группа тиристоров. которого соединена через первый транзистор и первым. выходом для подключения источника постоянного тока, а катодная группа тиристоров — через второй транзистор с вторым выводом для подключения источника постоянного тока и анодной группой вентилей обратного выпрямительно-. го моста, катодная группа вентилей которого связана с первым выводом, для подключения источника постоянногс тока, датчик положения ротора, механически связанный с валом синхронного электродвигателя, выход которого связан с управляющими входами узлов управления транзисторами и тйристора-. ми, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого и второго транзисторов, тиристоров анодной и катодной групп тиристоров тиристорного мостового инвертора, дополнительно введены двухканальный распределитель импульссов .

1050079 два формирователя импульсов заданной длительности и два узла временной задержки, а уэлы управления тиристорами выполнены в виде формирователей- распределителей с синхрони« эирующими входами, причем вход двух- 5 каналЬного распредЕлителя импульсов соединен с выходом датчика положения ротора, а два выхода его соединены .соответственно с входами первого и второго формирователя импульсов эа- 10 данной длительности, выход первого из которых соединен с управляющим входом узла управления первым транзистором и через первый узел временной задержки — с синхрониэирующим входом узла управления. тиристорами анодной группы, а выход второго - с управляющим входом узла управления вторым транзистором и через второй узел временной задержки с синхронизирующим входом узла управления тирис- 2О торами катодной группы тиристорного мостового инвертора. !

На чертеже приведена схема вентильного электродвигателя. 25

Устройство выполнено в виде син- хронного электродвигателя 1, якорная обмотка 2 которого соединена с выходами тиристорного мостового инвертора 3, анодная группа 4 тиристоров которого соединена через первый транзистор 5 с первым выводом 6 .дпя подключения источника постоянного тока, а катодная группа 7 тиристоров. через второй транзистор 8 с вторым выводом 9 для подключения источника постояного тока и анодной.группой

10 вентилей обратного выпрямительного моста 11, катодная группа 12. вентилей которого связана с первым выводом 6 для подключения источника 40 постоянного тока, датчика 13 положения ротора, механически связанного с валом синхронного электродвигателя 1, выход которого связан с управляющими входами узлов 14-17 управле- 45 ния, транзисторами и тиристорами, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого

5 и второго 8 транзисторов, и управляющими входами тиристоров 18-20 анод 5О ной и тиристоров 21-23 катодной. групп 4 и 7 тиристоров тиристорного мостового инвертора 3, двухканально,го распределителя 24 импульсов, вход

13 положения ротора, а два его выхода соединены соответственно с входами первого 25 и второго 26 формирователя импульсов заданной длительности, выход первого .из которых соединен. с управляющим входом узла 14 управления первым транзистором и через . первый узел 27 временной эадержкис синхронизирующим входом узла 16 управления тиристорами -18-20 анодной группы, а выход второго — с уп- Я равляющим входом узла 15 управления вторым транзистором и через второй узел 28 временной задержки - с синхронизирующим входом узла 17 управления тиристорами 21-23 катодной группы.

Анодная 10 и катодная 12 группы вентилей обратного выпрямительного

М моста выполнены в виде диодов 29-31 и 32-34 соответственно. !

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Пусть, например, в вентильном электродвигателе реализуется 120 эл. град. коммутации фаз ° При подаче напряжения питания два чувствительных элемента датчика положения ротора вырабатывают сигналы управления, которые, пройдя через распределитель

24 импульсов, поступают на вход формирователей 25 и 26 импульсов заданной длительности. Укаэанные формирователи вырабатывают импульсы, длительность которых равна времени восстановления запирающих свойств тиристоров. Эти импульсы, пройдя через узлы 14 и 15 управления, поступают на управляющие входы транзисторов 5 и 8 и на время C закрывают их.

Одновременно эти импульсы проходят через узлы 27 .и 28 временной задержки и через временной интервал, равный С3, после появления сигналов.управлейия с выхода датчика 13 положения ротора обеспечивают срабатывание узлов управления тиристорами 16 и 17 и подачу импульсов отпирания на соответствующие тиристоры 18-20 анодной и 21-23 катодной групп. тиристорного инвертора 3. Появление импульсов отпирания на управляющих электродах тиристоров переводит их иэ закрытого состояния в отрытое, так как в момент их появления транзисторы 5 и 8 оказываются открытыми.

Таким образом, через время Ф после подачи напряжения питания фазы обмотки якоря 2 оказываются под напряжением,.и ротор двигателя 1 приходит во вращение,.

Допустим, .что при подаче напряжения положение ротора двигателя было таково, что импульсы отпирания обеспечили отхрытое состояние тиристоров 18 и 22. После поворота ротора на некоторый угол появление сигнала с очередного чувствительного элемента датчика 13 положения ротора приведет к появлению на выходе формирователя 26 импульсов заданной длительности. импульса длительномтью Сэ, который, пройдя через узел 15 управления транзистором, обеспечит закрытие на speMs t транзистора 8 и приведет

В к прекращению тока через тиристор

22. При закрытом транзисторе 8 ток якоря замыкается через диод 32 обратного выпрямительного моста, открытые

1050079 транзистор 5 и тиристор 18 вводной группы. Следовательно, несмотря на то, что транзистор 8 закрыт, тиристор 18 анодной группы остается открытым до тех пор, пока ток якоря не снизится до величины тока удержа ния тиристора. Постоянная времени якорной цепи не изменяется в зависимости.от состояния транзистора 8, и, следовательно, даже прн относительно. небольшом значении этой постоян- 10 .ной времени пульсации тока якоря оказываются незначительными (ток якоря безраэрывен 1.

После запирания тиристора,22 катодной группы (через время1в тран- 15 зистор 8 открывается, а на соответствующем выходе узла 17 управления тиристорами (с задержкой относительно момента появления сигнала J на выходе очередного чувствительного элемента датчика 13 положения ротора на время 1З появляется сигнал, обеспечивающий отпирание тиристора 23.

Теперь при повороте РотоРа двигателя на 60 эл. град . сработает очередной чувствительный элемент датчика, что. приведет к появлению импульсов иа выходе формирователя 25 импульсов заданной длительности, обеспечивающего на время ta закрытие транзистора ЗО

5 и, как следствие, закрытие тиЦистора 18 анодиой группы. При этом в течение времени 4+ ток якоря будет протекать"по цепи: тиристор 23, транзистор 8 и диод 31. 35

Далее процесс повторяется аналогично

При необходимости регулирования тока якоря с помощью высокочастотной «О

ыиротио-импульсной модуляции следует управлять только транзисторами 5.

Однако в этом случае необходимо выделение дополнительных импульсов отпирания на тиристоры анодной группы . с частотой закрытия транзистора 5.,45

При необходимости избежать выделе; ния дополнительных импульсов отпира-. ния на тиристоры анодной группы при широтно-импульсном управлении тран- . зистором 5 в схему следует ввести дополнительный транзистор и диод таким образом, чтобы управляющий вход этого транзистора был подключей к выходу формирователя 25 импульсов заданной длительности (через узел

14 управления, эмиттер - к общей точке анодной группы тиристоров инвертора 3, а коллектор - к аноду дополнительного диода, катод которого подключен к первому выводу 6 для подключения источника постоянного тока).

При этом дополнительный транзистор должен закрываться синхронно (одновременно J с транзистором 5 на время лишь в моменты переключения тока с одного тиристора анодной группы на другой. Переключение транзистора 5 при регулировании тока якоря с помощью широтно-импульсной модуляции дополнительный транзистор

Остается открытым и обеспечивает протекание тока через тиристоры анодной группы при закрытом транзисторе

5. Следовательно, ток в тиристорах нодной группы при высокочастотном управлении транзистором 5 не будет спадать до нуля и тиристоры останутся в открытом состоянии вплоть цо момента перевода тока якоря с одного из них на другой.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет избавиться от дополнительной индуктивности в цепи якоря вентильного электродвигателя, что улучшает его массогабаритные по-. казатели и КПД..Улучшение энергетических характеристик происходит благодаря рассеиванию при коммутации энергии, запасенной в обмотке якоря, в самой обмотке якоря, а также благодаря снижению мощности динамических потерь на тиристорах 5 и 8.

1050079

ВНИИПИ Э аказ 8449/55 Тираж б 87 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная,4