Трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисного двигателя

Трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТРЕХФАЗНЬП ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ.ДЛЯ ПИТАНКЯ ГИСТЕРЕЗИСНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий мостовой инвертор напряжения, в первой фазе которого последовательно с тарнзисторным ключом нижнего плеча стойки включен диод, последовательно с возвратным диодом этого же транзисторного ключа включен первый транзисторный ключ, между первой и второй фазами инвертора включен узел формирования импульсов перевозбуждения, управляющий вход которого соединен с выходом блока дозирования импульса, две логические схемы И, выход первой из них соединен с управляющим электродом транзисторного ключа верхнего плеча стойки первой фазы мостового инвертора, выход второй схемы И соединен с управляющим электродом транзисторного ключа нижнего плеча стойки второй фазы мостового инвертора, первые входы схемы И соединены с соответствующими выходами блока управления мостовь1м инвертором , а вторые входы соединены между собой и через схему НЕ включены на выход блока дозирования параметров импульса перевозбуждения, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и технологичности , дополнительно введены компаратор напряжения, диод и второй управляемый транзисторный ключ, при СО этом дополнительный диод и второй .управляемый транзисторный ключ включены последовательно с возвратным диодом нижнего плеча стойки второй фазы мостового инвертора, а общая точка дополнительного диода и второго управляемого транзисторного ключа соединена с входом компаратора , выход которого соединен с блосо ком дозирования, импульсов. .

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ гос дАРственный номитет сссР по делАм иэоБРетений и отнРь(тий (21) 3617074/24-07 (22) 04.07.83 (46) 15.f0.84. Бюл. N - 38 (72) А.С. Калинин и С.Н. Солнцев (53) 62.83:621.313.323(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 773871, кл. Н 02 И 7/537, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 3501283/24-07, кл..Н 02 Р 7/36, 1982. (54)(57) ТРЕХФАЗНЬПЗ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕНИЯ.ДЛЯ ПИТАНИЯ ГИСТЕРЕЗИСНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий мостовой инвертор напряжения, в первой фазе которого последовательно с тарнзисторным ключом нижнего плеча стойки включен диод, последовательно с возвратным диодом этого же транзистор.ного ключа включен первый транзисторный ключ, между первой и второй фазами инвертора включен узел формирования импульсов перевозбуждения, управляющий вход которого соединен с выходом блока дозирования импульса, две логические схемы И, выход первой из них соединен с управляющим электродом транзисторного ключа

З(51) Н 02 P 7/36 Н 02 М 5 27 верхнего плеча стойки первой фазы мостового инвертора, выход второй схемы И соединен с управляющим электс родом транзисторного ключа нижнего плеча стойки второй фазы мостового инвертора, первые входы схемы И соединены с соответствующими выходами блока управления мостовым инвертором, а вторые входы соединены между собой и через схему НЕ включены на выход блока дозирования параметров импульса перевозбуждения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения надежности и технологичности, дополнительно введены компаратор напряжения, диод и второй управляемый транзисторный ключ, при этом дополнительный диод и второй управляемый транзисторный ключ включены последовательно с возвратным диодом нижнего плеча стойки второй фазы мостового инвертора, а общая точка дополнительного диода и второго управляемого транзисторного

I ключа соединена с входом компаратора, выход -которого соединен с блокам дозирования импульсов.

1 11t91

Изобретение относится к электро= технике и может быть использовано при построении источников электропитания гистерезисных двигателей.

Известен трехфазный преобразователь для питания, гистережсного двигателя, содержащий выходной усилитель, выполненный в виде мостового инвертора напряжения, управляющие входы которого соединены с 10 блоком управления инвертора, схему подачи импульса перевозбуждения. в нагрузку, выполненную в виде дополнительного к мостовому инвертору блока с собственным блоком управления и формирования импульсов перевозбуждения P) .

Недостатком известного преобразователя является отсутствие общего вывода на общую массу импульсно- 20 го источника постоянного тока, что существенно затрудняет управление электронными ключами этого источника.

Наиболее близким к предлагаемому является трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисных двигателей. Этот преобразователь имеет мостовой инвертор напряжения в первой фазе которого

Ф

30 последовательно с транзистором нижнего плеча стойки включен диод, а последовательно с обратным диодом этого же транзистора — первый транзисторный ключ, управляющий вход которого соединен с управляющим элект" З5 родом верхнего силового транзисторного ключа второй фазы мостового инвертора, узел импульса перевозбуждения, включенный между первой и второй фазами мостового .инвертора,.

40 управляющий вход которого соединен с выходом блока дозирования параметров импульса перевозбуждения, блок управления инвертором, выходы которого связаны с управляющими элект- 45 родами силовых ключей инвертора и с входом блока дозированная параметров импульса перевозбуждения, две логические схемы И и логическая схема НЕ, причем управляющие электроды транзисторного кхиоча верхнего плеча стойки в первой фазе и транзисторного ключа нижнего. плеча стой" ки во второй фазе соединены с блоком управления через логические схемы 55

И каждый, а вторые входы логических с элементов И соединены через логическую схему HE с блоком дозирова54 2 ния параметров импульсов, второй дополнительный диод включен последовательно с силовым ключом верхней стойки второй фазы мостового инвертора и вторым фазным выходом мосто» вого инвертора P) .

Недостатком этого преобразователя является также наличие сложной схемы управления из-за необходимости иметь гальваническую развязку для управления ключами импульсного источника, что снижает надежность и технологичность устройства.

Цель изобретения — повьппение надежности и технологичности преоб" разователя напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисного двигателя, содержащий мостовой инвертор напряжения, в первой фазе которого последовательно с транзисторным ключом нижнего плеча стойки включен диод,. последовательно с возвратным диодом этого же транзисторного ключа включен первый транзисторный ключ, между первой и второй фазами инвертора включен узел формирования импульсов перевозбуждения,:. управляющий вход которого соединен с выходом блока дозирования импульса, две логические схемы И, выход первой из них соединен с управляющим электродом транзисторного ключа верхнего плеча стойки первой фазы мостового инвертора, выход второй схемы И соединен с управляющим электродом транзисторного ключа нижнего плеча стойки второй фазы мостового инвертора, первые входы .схемы И соединены с соответствующими выходами блока управления мостовым инвертором, а вторые входы соединены между собой и через схему НЕ включены на выход блока дозирования параметров импульса перевозбуждения, дополнительно введены компаратор напряжения, диод и второй управляемый транзисторный ключ, при этом дополнительный диод и второй управляемьв1 транзисторный ключ включены последовательно с возвратным диодом нижнего плеча стойки второй фазы мостового инвертора, а общая точка дополнительного диода и второго управляемого транзисторного ключа сое45

3 11 динена с входом компаратора, выход которого соединен с блоком дозирования импульсов.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого трехфазного преобразователя напряжения для питания гистерезисных двигателей; на фиг. 2 — . блок управления, компаратор напряжения с делителем частоты импульса, схема дозирования параметров импульса перевозбуждения; на фиг. 3— временные диаграммы.

Трехфазный преобразователь напря;жения для питания гистерезисного двигателя содержит мостовой инвер тор 1 (фиг. 1), выполненный на попарно-последовательно включенных транзисторных ключах 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 с возвратными диодами к ним соответственно 8 и 9, 10 и 11, 12 и 13. Средние точки каждой пары транзисторных ключей образуют выходы 14, 15 и 16 трех фаз преобразователя.

Последовательно с транзисторным ключом 3 нижнего плеча стойки первой фазы и транзисторным ключом 4 . верхнего плеча стойки второй фазы включены диоды 17 и 18 соответственно, а цоследовательно с возвратными диодами 9 и 11 тех же фаз по.следовательно включены соответст- венно первый и второй транзисторные ключи 19 и 20. Последовательно с.вторым транзисторным ключом 20 и возвратным диодом нижнего плеча .стойки второй фазы мостового инвер:тора включен дополнительный диод 21.

Узел 22 формирования импульса перевозбуждения включен между выводами первой и второй фазы инвертора 1.

Управляющий же вход этого узла соединен с выходом блока 23 дозирования импульса перевозбуждения. Вход компаратора 24 соединен с общей точкой дополнительного диода 21 и второго управляемого транзисторного ключа 20, а выход — с входом блока 23 доэирования импульса пере- возбуждения. Выходы блока 25 управления мостовым инвертором соединены с управляющими входами транзисторных ключей инвертора 1, причем с транзисторынми ключами 3 и 5 они соединены соответственно через вторую и первую схемы И 26 и 27, вторые входы которых соединены между собой и через схему НЕ 28 под19154 4 ключены к выходу блока 23 дозирования импульса перевозбуждения.

Транзисторные ключи 19 и 20 содержат одинаковые коммутирующий транзистор 29, базовые резисторы 30 и 31 управляющий транзистор 32, включенный последовательно с резистором 31 и подключенный по управляющему входу к тому же выходу блока

10 25 управления, что и транзисторный ключ 4.

Узел 22 формирования импульса перевозбуждения содержит последовательно включенные между двумя его входами зарядный конденсатор 33, .вентиль 34 и ограничительный резистор 35, причем первая обкладка конденсатора подключена к выходу первой фазы преобразователя, а вто20 рая включена через ключевой транзистор 36 на общую шину питания инвертора 1.

Блок 23 дозирования импульса перевозбуждения (фиг. 2а) содержит

R5-триггер 37, С-вход которого является входом блока, R -вход соединен с выходом триггера через параллельно включенные резистор 38 и диод

39 и общей шиной питания через кон30 . денсатор 40. П -вход триггера соединен с полюсом источника питания.

Компаратор 24 (фиг. 2б) состоит из последовательно включенных порогового блока 41, счетчика 42 импульсов и элемента И 43, один из входов которого соединен с входом счетчика, а другие — с его выходами.

Блок 25 управления мостовым инвертором (фиг. 2в) состоит из последовательно включенных задающего re40 нератора 44, распределителя 45 импульсов, выполненного на последовательно-параллельном регистре сдвига с логическими элементами НЕ 46.

Нагрузкой преобразователя является гистерезисный двигатель 47, Трехфазный преобразователь работает следующим образом.

Управляющие сигналы с выхода блока 25 управления осуществляют коммута" цию диодов 8 и 9, 10 и 11 12 и 13 мостового инвертора 1. Управляющие сигналы сдвинуты по фазе на 120, благоо даря чему на выходе мостового инвертора 1 (выходные выводы 14, 15 и 16) формируется трехфазное переменное напряжение прямоугольной формы с паузой 60 градусов (фиг. 3). Заны1119154

35

55 канне цепи реактивных токов нагрузки обеспечивается возвратными диодами

8-13 ключами 19, 20 и диодом 21, причем ключ 19 включается,одновременно с транзисторным ключом 4, а 5 ключ 20 открыт все время; кроме момента подачи импульса перевозбуждения. Необходимая длительность управля" ющего сигнала на включение ключа 19 определяется возможным значением реактивного тока нагрузки и всегда меньше полупериода питающего напряжения.

В процессе работы мостового инвертора 1 через зарядную цепочку

33-35 импульсами напряжения с амплитудой и частотой выходного напряжения мостового инвертора 1 периодически происходит заряд накопительного конденсатора 33 через транзис- 20 торные ключи 3,4 и диод 17.

В моменты времени 4, -t. (ôèã.Çá) реактивный ток второй фазы двигателя 47 замыкается по цепи: выход i5 мостового инвертора 1 — фаза двигателя 47 — выход 14 — транзисторный ключ 3 — общая шина источника питания — диод 21 — транзисторный ключ 20 (открытый транзисторный ключ 29) возвратный диод 11 — выход 15. Такым образом, через диод

21 протекает реактивный ток, и его напряжение насыщения, имеющее отрицательное значение относительно общей шины питания инвертора, приложено к входу компаратора 24. Лоскольку это напряжение меньше напряжения на инвертирующем входе порогового блока 41 (фиг. 2)>на выходе компаратора присутствует сигнал логического "0", выходы счетчика 42 и схемы И 43 также находятся в состоянии "0". При наличии на выходе компаратора 24 напряжения логического "О" блок 23 дозирования пара45 метров импульса тоже находится в состоянии "О". Этим сигналом ключевой транзистор 36 узла 22 формирования импульсов перевозбуждения заперт, а ключ 20 открыт ° Логической схемой

НЕ 28 инвертируется выходной сигнал блока 23 дозирования импульсов, т.е. на первых входах схем И 26 и 27 присутствует сигнал логической "1", разрешающий проход управляющих сигналов от блока 25 управления через схемы И 26 и 27 на управление транзисторными ключами 2 и 5 мостового инвертора 1.

В моменты времени 4 > (фиг. 3) реактивный ток через возвратный диод t1, а следовательно, и через диод 21 снижается до нуля, в момент его равенства нулю пороговый блок 41 переходит в состояние логической "1" на.выходе и возвращается в состояние "0" в момент времени 14 . Таким образом, на выходе порогового -блока 41 формируются импульсы напряжения, длительность которых соответствует отсутствию реактивного тока в возвратном диоде 11 (t -t4), а пауза между импульсами — времени протекания реактивного тока в возвратном диоде 11 (t -4y), причем момент времени 43 — момент отсутствия тока в цепи нагрузки второй фазы мостового инвертора 1. Счетчик 42 импульсов отсчитывает установленное количество импульсов с выхода порогового блока 41, а логической схемой

И 43 выделяется каждый Ь-й импульс с порогового блока 41 (где и — число задействованных разрядов счетчика 42).

Выделенный компаратором напряжения импульс (фиг. Зв) запускает блок 23 дозирования параметров импульса. Лередний фронт запускающего импульса переводит триггер 37 в состояние "1", начинается заряд конденсатора 40 через резистор 38, по достижении напряжением на конденсаторе 40 порогового значения для

P-входа (вход установки в "0") триггера 37 последний устанавливается в исходное состояние (состояние"0").

Таким образом, с момента достижения током во второй фазе мостового инвертора 1 нулевого значения с выхода блока 23 дозирования парметров импульса формируется положительный импульс, длительность которого л (t<) устанавливается выбором сопроI тивления резистора 38 и емкости конденсатора 40 блока 23 дозирования параметров импульса (фиг. 3r).

Сформированный таким образом импульс перевозбуждения запирает электронный ключ 20, через схему

НЕ 28 подает на схемы И 26 и 27 сигнал логического "0, запирающего схемы И 26 и 27, на их выходах устанавливается уровень логического "0", приводящий в состояние отсечки транзисторные ключи, 2 и 5 мостового инвертора 1. По сигналу

1 I 19154

30

45 логической "1" (длительностью 7,„ ) открывается ключевой транзистор 36 узла 22 подачи импульса перевозбуждения, положительно заряженная до напряжения +Е обкладка конден- 5 сатора 33 оказывается соединенной с общей шиной источника питания.

Таким образом, на момент подачи импульса перевозбуждения в схеме трехфазного преобразователя устанавливается следующее состояние. Ток во второй фазе двигателя 47 равен нулю, ток первой фазы двигателя

47 равен по величине и противоположен по знаку току третьей фазы двигателя 47. Транзисторные ключи 2-5, 7, 19, 20 закрыты, транзисторные ключи 6 и 36 открыты. В схеме протекает ток по цепи:+Е„„ — транзисторный ключ 6 — вывод 16 третьей фазы мостового инвертора 1 — третья— первая фазы двигателя 47 — вывод 14 первой фазы мостового инвертора 1 накопительный конденсатор 33 узла 22 формирования импульса перевозбуждения -общая шина источников питания (минус источника Е„,).

Очевидно, что напряжение между выводами 16 и 14 мостового инвертора 1 равно сумме напряжений источника постоянного тока Е„1и напряжения

-на конденсаторе 33. Это приводит к возрастанию тока в первой и третьей фазах двигателя 47 и созданию в йем режима перевозбуждения ротора.

Наличие транзисторного ключа

20, запертого в момент подачи импульса перевозбуждения, препятствует протеканию тока по цепи: вывод 15 мостового инвертора 1 40 вторая-первая фазы двигателя 47— вывод 14 мостового инвертора 1 накопительный конденсатор 33 — транзисторный ключ 36 — диод 21. — возвратный диод 11 — вывод 15 второй фазы мостового инвертора t, а следовательно, повышенному разряду конденсатора 33.

Таким образом, введение компаратора 24 напряжения диода ?1, электронного ключа 20 приводит к тому, что независимо от величины

cosg конкретного образца 47 импульс перевозбуждения подается в обмотуи двигателя всегда в момент отсутствия тока в одной иэ фаз равенства токов в двух других фазах, т.е. независимо от значения cosCP

"полюса", образуемые импульсом перевозбуждения на роторе, отстают от направления вектора напряженности магнитного поля статора на один и тот же угол, что обеспечивает постоянство скорости "скольжения" ротора и повышение стабильности точностных параметров двигателя от образца к образцу. Наиболее тяжелый режим работы преобразователя— момент подачи импульса перевозбуждения, когда в схеме действуют повышенные напряжения и токи фаз. При использовании изобретения поддаются расчету с достаточной степенью точности независимо от разброса значения параметров cos(g нагрузки, что обеспечивает стабильность режимов работы элементов схемы. Изобретение позволяет также уменьшить величи" ну тока перевозбуждения до минимально необходимого, значения, т.е. уменьшить габариты накопительного конденсатора 33, зарядной цепи 34, 35 и силового ключа 36, устранить потери от протекания тока во второй фазе двигателя 47, т.е. повысить KIItt, повысить надежность работы преобразователя благодаря стабильности режима работы элементов при изменении типа или конкретного образца нагрузки, повысить технологичность изготовления благодаря отсутствию необходимости регулировки.

1119154

11f9154

1119154

Заказ 7470/43

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель В. Тарасов

Редактор Л. Алексеенко Техред N,Ãåðãåëü Корректор В. Бутяга