Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК А 1 9) фр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(1) Московский энергетический институт(57) Изобретение относится к электро.технике и может быть использовано ввентильных электроприводах, напримерв вентильных электроприводах. авиационных механизмов. Цепью иэобрете 2 К 29/06 Н 02 Р 6/02 ния является повышение надежности вентильного электродвигателя при возникновении в процессе работы неисправности типа обрыва диода обратного моста двухполупериодного преобразователя частоты. Это достигается исключением перенапряжений на ключах двухполупериодного преобразователя частоты путем изменения алгоритма управления вентильным электродвигателем и организации дополнительного контура для замыкания коммутационного тока. Для этого в предлагаемое устройство дополнительно введены датчик обрыва диода обратного моста, 2 ш-канальный блок формирования сигна" лов управления отключаемыми на ком- Е мутационном интервале ключами. 3 з.п,ф-лы, 8 ил.С:17 13256 тобй в момент возникновения перенапряжения, величина которого контролируется,Предлагаемый в ентильный электро 1 двигатель сохраняет нормальную работоспособность при обрыве любого диода обратного моста. Кроме того, надежность работы силовых диодов, находящихся под циклическим воздействием больших токов значительно ниже, чем слаботочных логических схем, на которых реализованы дополнительно введенные блоки.Эффективность применения изобрете ния увеличивается с ростом мощности вентильного электродвигателя, по-, скольку соответственно возрастает энергия, записанная в индуктивности отключаемой секции, и перенапряжения, 20 возникающие при обрыве диода обратного моста, могут быть значительными.Формула изобретения1. Веитильный электродвигатель, содержащий электрическую машину сФ щ-секционной обмоткой якоря, подключенную к выходу двухполупериодного преобразователя частоты с 2 щ ключами 30 и 2 я 1 диодами обратного моста, датчик положения индуктора, и выходов которого связаны с входами 2 щ ключей преобразователя частоты через 2 щ-канальный блок формирования сигналов управ- З 5 ления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения надежности работы при неисправности в преобразователе частоты типа обрыв диода обратного моста, в него дополнительно вве дены 2 щ-канальный блок формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами с и информационными и по крайней мере одним управляющим входами, 2 щ-е пере ключатели с управляющим и двумя информационными входами каждый, датчик обрыва диода обратного моста, по крайней мере одним выходом, входы которого связаны с диодным обратным мостом, а выход подключен к объединенным управляющим входам 2 щ-х переключателей, управляющий вход 2 щ-канального блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами связан с датчиком обрыва диода обратного мос,та, а его Э информационных входов подключены к выходам датчика положения индуктора, соответственно .е- выходы 2 щ-канального блока формирования сигналов управления и 2 щ-канального блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутацион - ном интервале ключами подключены соответственно к первому и второму информационным входам 1.-го переключателя, выход которого подключен к входу 1-го ключа преобразователя частоты.2, Электродвигатель по и,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтодатчик обрыва диода обратного моставыполнен в виде датчика коммутационного интервала, датчика перенапряжения и ключевого элемента с управляющим и информационными входами, выходкоторого является первым выходом датчика обрыва диода обратного моста,входами которого служат входы датчика коммутационного интервала, подключенного в анодную и катодную группыдиодов обратного моста и щ входовдатчика перенапряжения, подключенныхсоответственно к щ-секционной обмотке якоря, выход датчика коммутационного интервала является вторым выходом датчика обрыва диода обратногомоста и подключен к управляющему входу 2 щ-канального блока формированиясигналов управления отключаемыми накоммутационном интервале ключами ик информационному входу ключевогоэлемента, управляющий вход которогоподключен к выходу датчика перенапряжения,3Электродвигатель по п,1, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что 2 щ-канальный блок формирования сигналовуправления отключаемыми на коммутационном интервале ключами выполненв виде 2 щ-канального блока памяти стактируемымн и 2 щ информационнымивходами, формирователя задержанныхтактовых импульсов с управляющим иинформационными входами и 2 щ-канального дешифратора информационных сигналов, и входов которого объединеныс и входами формирователя задержанных тактовых импульсов соответственно и являются информационными входами 2 щ-канального блока формированиясигналов управления отключаемыми накоммутационном интервале ключами,управляющим входом которого служитуправляющий вход формирователя задержанных тактовых импульсов, 2 щ вы 13256 З 2 20ходов указанного блока памяти служатвыходами 2 п-канального блока формирования сигналов управления отключаелыми на коммутационном интервале ключами, выход формирователя задержанныхтактовых импульсов подключен к тактируемому входу 2 пгканального блокапамяти, -й информационный вход кото -рого связан с т-м выходом 2 пгканального дещифратора информационных сигналов. 4, Электродвигатель по п.З, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что п-канальный датчик положения индуктора дополнительно снабжен и-канальным реле реверса, управляющий вход которого подключен к выходу задатчика направления вращения, 2 щ-канальный блок формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами дополнительно снабжен двумя 2 щ-канальнь 1 ли коммутаторами с управляющим и 2 ю информационными входами каждый и инвертором, вход которого объединен с управляющим вхо,)дом первого 2 тп-канального коммутатора, является вторым управляющим входом 2 ш-канального блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами и подключен к выходу задатчика направления вращения, выход инвертора подключен к управляющему входу второго 2 в-канального коммутатора, д-е выходы 2 в-каналыых коммутаторов объединены и подключены к д-му входу 2 аканального блока памяти, 1-й выход 2 н-канального дешифратора информационных сигналов подключен к 1-му входу первого 1-му входу второго 2 пт-канальных коммутаторов, образуя по подключениям второго 2 щ-канального коммутатора кольцевую схему,32)632 люоаююь вгашуаииозди пьвя гд6нн325632 Корректор Н,Король 2 Тираж 659БНИИПИ Государственпо делам изобрет 113035, Иосква, Ж,Заказ .3121/5 Подписноего комитета СССРий и открытий 4/ ск л, Проект Составитель Е, ГольцовРедактор И, Бланар Техред В.Кадар Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужго И :И аЮ аФ ай 6 Ж ай Ю ь/ аФ Ы 8 ф 8 МИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электроприводах, напримерв вентильных электроприводах авиационных механизмов,Цель изобретения - повьшение на -дежности работы вентильного электродвигателя при возникновении в процессе работы неисправности типа обрывдиода моста обратного тока двухполупериодного преобразователя частоты.На Фиг,1 изображена блок-схемавентцльного электродвигателя с двухполупериодным преобразователем частоты и секционноц обмоткой якоря; наФиг,2 - Функциональная схема датчикаобрыва диода обратного моста; нафиг.3 - Функциональная схема вентиль -ного электродвигателя с трехсекционной обмоткой якоря электрическои машипы и дгухполупериодным преобразователем частоты; на Фиг.4 - функциональная схема вентильного электродвигателя с трехсекционной обмоткойякоря электрической машины; на Фиг.5 -эпюры напряжений и токов на элементах двухполупериодного преобразователя частоты в нормальном режиме работы; на Фиг.6 - то же, в аварицномрежиме работы при обрыве диода обратного моста; на Фиг,7 - диаграммы напряжений элементов схемы Фиг,2 и 3в аварийном режиме работы при обрыведиода обратного моста для одного направления вращения вентильного электродвигателя; на Фиг,8 - то же, в нормальном режиме работы для противоположного направления вращения,Вентильный электродвигатель (фиг) содержит электрическую машину 1 ш-сек-. ционной,обмоткой 2 якоря, подключенной к выходу двухполупериодного преобразователя 3 частоты с 2 ш ключами и 2 ш диодами обратного моста. 4, датчик 5 положения индуктора, п выходов которого связаны с входами 2 ьп ключей преобразователя 3 частоты через 2 шканальный блок 6 формирования сигналов управления, 2 ш-канальный блок 7 формирования сигналов управления откгпочаемыми на коммутационном интервале ключами с и информационными и одним управляющим 8 входами, 2 тп переключателей 9 с управляющими 10 и двумя информационными 11 и 12 входами каждый, датчик 13 обрыва диода обратного моста, входы которого связаны с диодным обратным мостом 4, выход 14 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 которого подключен к обьединешьпм управляющим вхоцам 10 2 ш переключателей, управляющий вход 8 2 гп-канально- го блока 7 Формирования сигналов управления отключаемыми на комутационном интервале ключами связан с датчиком 13 обрыва диода обратного моста, а его и информационных вхоцов подключены к выходам датчика 5 голожения индуктора, соответственно -е выходы 2 п-канального блока 6 Формирования сигналов управления и 2 ш-канального блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами подключены соответственно к первому 11 и второму 12 информационным входам -го переключателя 9, выход которого подключен к входу -го ключа преобразователя 3 частоты,Датчик 13 обрыва диода обратного моста (Фиг,2 ) содержит датчик 15 коммутационного интервала, датчик 16 перенапряжения и ключевой элемент 17 с управляющим 18 и информационным 19 входами, выход 20 которого является первым выходом 14 датчика 13 обрыва диода обратного моста, входами которого служат входы датчика 15 коммутационного интервала, подключенного в анодную 21 и катодную 22 группы диодов обратного моста и гп входов датчика 16 перенапряжения, подключенного к выходу ш-секционной обмотки 2 якоря. Выход датчика 16 коммутационного интервала является вторым выходом 23 датчика 3 обрыва диодного моста и подключен к управляющему входу 8 2 гп-канального блока 7 Формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами и информационному входу 19 ключевого элемента 17, управляющий вход 18 которого поцключен к выходу датчика 16 перенапряжения.2 ш-канальный блок 7 Формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале кпючами (фиг.З) содержит двухканальный блок 24 памяти с тэктируемым 25 и ш информационными входами, формирователь 26 задержанных тактовых импульсов с управляющим 27 ц и информационными входами и 2 п-канальный дешифратор 28 информационных сигналов, и вхоцов которого объединены с и входами Формирователя задержанных тактовых импульсов соответственно, иявляются информационными входами2 ш-канального блока 7 формированиясигналов управления отключаемыми накоммутационном интервале ключами,управляющим входом 8 которого служитуправляющий вход 27 формирователя 26задержанных тактовых импульсов, 2 щвыходов блока 24 памяти служат выходами 2 щ-канального блока 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами, выход формирователя 26 задержанных. тактовых импульсов подключен к тактируемому 25 входу двухканального блока 24 памяти 1-й информационный вход которого связан с -м выходом 2 щ-канального дешифратора 28 информационных сигналов.В вентильном электродвигателеи-канальный датчик 5 положения индуктора может дополнительно содержать и-канальное реле 29 реверса, управляющий вход 30 которого подключен к выходу 31 задатчика 32 направления вращения, 2 ш-канальный блок 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами дополнительно снабжен первым 33 и вторым 34 2 ш-канальными коммутаторами с управляющим и 2 ш информационными входами каждый и инвертором 35, вход которого объединен с управляющим входом первого коммутатора 33,является вторым управляющим входом 36 2 ш-канального блока 7 формирования сигналов, управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами и подключен к выходу 31 задатчика 32 направления вращения, выход инвертора 35 подключен к управляющему входувторого 2 ш-канального коммутатора 34,-е выходы 2 ш-канальных коммутаторов 33 и 34 объединены и подключены к 1-му входу 2 ш-канального блока 24 памяти, -й выход 2 ш-канального дешифратора 28 информационных сигналов подключен к 1-му входу первого 33 и (1-1)-му входу второго 34 коммутато-ров, образуя по подключениям второго 34 коммутатора кольцевую схему.Датчик 13 обрыва диода обратного моста для вентильного электродвигателя показан с ш-секционной обмоткой 2 якоря и двухполупериодным преобразователем 3 частоты (фиг,2). Датчик 15 коммутационного интервала содержит два измерительных резистора 37 и 38,включенных соответственно в анодную 21 и катодную 22 группы диодов обратногомоста и нуль-органы 39 и 40. Выходыпоследних объединены и служат выходом датчика 15 коммутационного интервала, Выходы резисторов 37 и 38 подключены к входам нуль-органов 39и 40, которые могут быть реализованына операционных усилителях 3,10. Датчик 16 перенапряжения выполненна ш стабилитронах 41, собранных взвезду и подключенных к выходу ш-сек-: ционной обмотки 2 якоря, (ш) измерительном резисторе 42, выходы кото 15 рых объединены и подключены к выходунуль-органа 43, выход которого явля, ется выходом датчика 16 перенапряже"ния, Измерительные резисторы 42 включены в анодные цепи стабилитронов 41.2 О Ключевой элемент 17 выполнен на ББтриггере 44 и логическом элементе И 45 с прямым и инвертирующим входами. Вход "Установка единицы" КЯ, триггера 44 и инвертирующий вход эле 25 мента И 45 объединены и являются уп равляющим входом 18 ключевого элемента 17, информационным входом 19 которого служит прямой вход логическогоэлемента И 45, выход которого подклюЗ 0 чен к входу "Установка нуля" КЯ-триггера 44, выход которого является выходом 20 ключевого элемента 17,На фиг.З показан вентильный электродвигатель с трехсекционной обмоткой 2 якоря электрической машины и35трехканальным датчиком 5 положенияиндуктора. Двухполупериодный преобразователь 3 частоты выполнен на шести ключах (транзисторах ) 46-5 и шес"40 ти диодах 52-57 обратного моста 4.Датчик 5 положения индуктора снабжентрехканальным реле 29 реверса, которое может быль выполнено на основелогических схем, например, ИСКЛВЧАЮ 45Датчик 13 обрыва диода обратногомоста выполнены аналогично. представленному на фиг.2, при этом количество стабилитронов 41 и измерительныхрезисторов 42, входящих в состав датчика 16 перенапряжения, равно соответственно трем ш=З) и двум (ш=2). Дешифратор 28 информационныхсигналов выполнен на базе нестробируемого дешифратора 58 трехразрядного двоичного кода, входы и выходыкоторого служат соответственно входами и выходами дешифратора 28 информационных сигналов.5 132Формирователь 26 задержанных тактовых импульсов, содержит логическийэлемент 59 "Макоритарггость", три входа которого являются информаггионнымивходами формирователя 26 задержанныхтактовых импульсов, два формирователя 60 импульсов, входы которых, первого - непосредственно, а второгочерез инвертор 61, подключены к выходу элемента 59 "Мажоритарность",РБ-триггер 62,инверсный выход которого является выходом формирователя 26,времязадающую цепь 63 и логическийэлемент И 64 с прямым и инвертирующим входами. Инвертирующий вход элемента И 64 подключен к объединеннымвыходам формирователей 60 импульсови входуУстановка единицы КЯ-трггггера 62, вход "Установка нуля" которого подключен к выходу логическогоэлемента И 64, прямой вход которогоподключен к выходу времязадающей цегги 63, вход последней является управляющим входом 27 формирователя 26 задерканных тактовых импульсов.Блок 24 памяти выполнен на двухлогических схемах 65 и бб,выполняемых функцию счетверенного тактируемого В-триггера, Тактируемые входылогических схем 65 и 66 объединеныи являются тактируемым входом 25 блока 24 памяти, входами и выходами которого служат соответственно входыи выходы логических схем 65 и 66. Вданном случае у логической схемы ббзадействованы только два входа и соответствующие им два выхода.Коммутаторы 33 и 34 реализованына ключах 67 с управляющим входом.Переключатель 9 выполнен на логической схеме 2-2 ИИЛИ 68 и инверторе 69, вход которого, объединенныйс вторым входом второго элемента И,является управляющим входом 10 переключателя 9, первым 11 и вторым 12информационными входами которого служат соответственно первые входы первого и второго элементов И, выход инвертора 69 подключен к второму входупервого элемента И логической схемы 2-2 ИИЛИ 68, выход которой служитвыходом переключателя 9,На фиг.4 показан вентиггьггый электродвигатель с трехсекционной обмоткой 2 якоря и шестиканальным датчиком положения индуктора. Преобразователь 3 частоты выполнен аналогично представленному на Фиг,3 на шести5632 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6ключах 46-51 н шести лионах 52-"7 обратного мостп 4В конкретном случае датчик 13 обрыва диода обратного моста содержиттри варистора 70, собраггг 1 ые в звездуи подключенггые к .трехсекционной обмотке 2 якоря, два измерительных резистора 71, выходы которых объединены и через выпрямитель 72 подключенык выходу регенераторного компаратора 73, выход которого является выходом датчика 13 обрыва диода обратного моста. Регенераторггый компаратор 73может быть вьпголнен, например, на основе операционных усилителей,Блок 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами содержит 2 гпканальный блок 74 памяти с тактируемым, управляющим и 2 гп информационными входами, Формирователь 75 задержанных тактовых импульсов с информационными входами и 2 гп-канальный дешифратор 76 информационных сигналов,и входов которого объединены с и входами формирователя 75 задержанныхтактоьых импульсов соответственно иявляются информационными входами2 т-канального блока 7, управляющимвходом 8 которого служит управляющийвход канального блока 74 памяти, 2 гпвыходов которого служат выходами2 ш-канального блока 7 Формированиясигналов управления отключаемыми накоммутационном интервале ключами выход формирователя 75 задержанных тактовых импульсов подключен к тактируемому входу 2 ш-канального блока 74памяти, г-й информационный вход которого связан с г-м выходом 2 гп-канального дешифратора 76 информационных сигналов,Дешифратор 76 информационных сигналов содержит шесть двухвходовыхлогических схем И 77, первый вход г-йлогической схемы И подключен к второму входу (г+1) логической схемы И,образуя по укаэанным подключениямкольцевую схему, и является 1-м входом дешифратора 76, выходами которого служат выходы логических схем И 77.Формирователь 75 задержанных тактовых импульсов содержит три двухвходовые логических схемы ИСКЛЮЧАКЙЕЕИЛИ 78 - 80, три одновибратора 8183 на основе 0-триггера, логическиеэлементы Э ИЛИ 84 и 3 ИЛИ-НЕ 85, логический элемент И 86 с прямым и ин-вертирующим вхоггами и формирователь 875632 5 10 15 20 25 30 40 45 50 7 132 импульса, выход которого объединен с выходом логического элемента 3 ИЛИНЕ 85 и подключен к прямому входу логического элемента И 86, выход которого является выходом Формирователя 75, информационный вход которого служит входом логических элементов ИСКЛЮЧА 1 ОЩЕЕ ИЛИ 78 - 80, входы которых подключены через одновибраторы 81 - 83 к входам логического элемента 3 ИЛИ-НЕ 85 соответственно и непосредственно к соответствующимвходам логического элемента 3 ИЛИ 84,выход которого подключен к входу Формирователя 87 импульсов, выполненному на логических элементах. Инвертирующий вход логического элемента И 86является управляющим входом формирователя 75 задержанных тактовых импульсов.Блок 74 памяти содержит шесть тактируемых Р-триггеров 88. Информационными входами и выходами блока 74 памяти служат соответственно информационные входы и выходы всех Р-триггеров 88. Тактируемые входы всехР-триггеров 88 объединены и являютсятактируемыми входом 2 ш-канального.блока памяти.Каждый переключатель 9 содержиттри двухвходовых логических схемы ИНЕ 89 - 91 и инвертор 92, выход которого подключен к первому входу первой логической схемы И-НЕ 89, а входобъединен с первым входом второй логической схемы И-НЕ 90 и является управляющим 10 входом переключателя 9,выходом которого служит выход третьейлогической схемы И-НЕ 91, первый ивторой входы которой подключены квыходу второй 90 и первой 89 логических схем И-НЕ, вторые входы которыхявляются вторым 12 и первым 11 информационными входами переключателя 9соответственно,Датчик 5 положения индуктора,имеющий и каналов может быть, например, индуктивный с подмагничиваниемили емкостной. В его и каналах формируются сигналы о положении индуктораэлектрической машины с числом пар полюсон р и ш-секционной обмоткой 2якоря, смещенные друг относительнодруга на угол 2 Т/ир,Блок 6 формирования сигналов управления на основании информации, поступающей с и выходов датчика 5 положения индуктора, формирует на своих2 ш выходах сигналы управления с угловым размером 2 Й/шрчи/р, сдвинутые относительно друг друга на уголи/шр по кольцевбй схеме,Датчик 3 обрыва диода обратногомоста при наличии в преобразователе 3частоты неисправности типа обрыв диода обратного моста по факту наличияперенапряжения на ключах преобразователя 3 частоты Формирует на своем выходе сигнал активного уровня, которыйсохраняется в течении интервала времени, определяемого длительностьюкоммутационного интервала. Фиксировать длительность коммутационного интервала можно различным образом, например, с помощью датчика коммутационного тока, Фиксирующего Факт протекания коммутационного тока черездиоды обратного моста или с помощьюдатчика, контролирующего прохождениеиндуктором электрической машины 1 смомента коммутации сектора с угловымразмером не менее Н где М, - максимальный для данного типа двигателякоммутационный интервал, Ы, = (0,20,4 Т)/шр для магнитоэлектрических машин,Блок 7 формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами при пуске двигателя и по окончании текущего коммутационного интервала на основании информации поступающей на его информационные входы с и выходов датчика 5 положения индуктора формирует. сигнал управления ключом (транзисто ром), который будет отключен в койце очередного межкоммутационного интервала. Конкретное выполнение блока 7формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами зависит от конструктивного выполнения элементов вентильного электродвигателя (фиг.3 и 4). Переключатели 9 в соответствии с информацией, поступающей на управляющий вход, обеспечивают прохождение на входы ключей преобразователя 3 частоты сигналов либо с выходов блока 6 формирования сигналов управления, либо с выходов блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами (фиг.4 и 5).Двухполупериодный преобразователь 3 частоты обеспечивает в соответствии с сигналами, поступающимис выходов переключателей 9, цикличес.кое подключение и отключение от источника питаний (не показан,) комбинации секций обмотки 2 якоря электрической машины 1.Работу вентильного электродвигателя с трехсекционной обмоткой якоря (т=З) и трехканальным датчиком 5 положения индуктора, который снабжен трехканальным реле 29 реверса (фиг.З), поясняют диаграммы напряжений и токов (фиг,5 - 8), позиции и индексы которых соответствуют позициям и порядковым номерам выходов узлов устройства. Вентильный электродвигатель работает следующим образом.При подключении устройства к источнику электрической энергии и задании направления вращения, например, вправо по сигналам датчика 5 положения индуктора к источнику питания н определенной, строго установленной последовательности, периодически подключаются и отключаютсл комбинации секций обмотки якоря. Пусть в первый момент (1 , фиг. 5 - 7) сигналами с выходон блока 6 формирования сигналов управления включены транзисторы 46 и 51, При исправных диодах 52-57 обратного моста, например, н момент отключения ключа 51 и включения ключа 47 при включенном ключе 46 (фиг,5), для отключенной комбинации секций 2 - 2 обмотки 2 якоря за счет возникающей ЭДС самоиндукции организуется замкнутый электрический контур 2 - 2 - 54 - 46 - 2 в котором протекает коммутационный ток, за счет энергии, запасенной в индуктинности отключаемой комбинации секций обмотки якоря. При отключении других ключей (с - С ) аналогичным образом ор 3ганизуются другие электрические контура для замыкания коммутационного тока, обусловленного ЭДС самоиндук. ции, Таким образом, токи секций при переклк)чениях не меняются скачком, а следовательно, не создается условий для перенапряжений на переключающих элементах, в данном случае на ключах 46-51.При пуске электродвигателя и н моменты коммутации в нормальном режиме работы перенапряжений на ключах преобразователя 3 частоты не возникает, на входы ключей 46-51 проходят сигналы с выходов блока 6 формирования сигналон управления. Сигнал с ныхода 14 датчика 13 обрыва диода обратного моста, лоро;оное напэлжение которого выбираетсл большим, чем напряжение источника питания преобразонателя 3 частоты, отсутствует, поскольку ни суммарная противо-ЭДС секции,ни напряжение источника питания преобразователя 3 частоты не могут пробить пороговый элемент, н данном случае стабилитроны 41 (фиг.2).Перенапряжение на ключах преобразователя 3 возникает при коммутациин том случае, если разрывается контур, по которому при отключении ключа преобразователя частоты замыкаетсл коммутационный ток, обусловленныйэнергией, запасенной н индуктинностисекций обмотки 2 якоря электрическоймашины 1. При обрыве диода, например,52, при коммутации с ключа 49 наключ 51, при открытом ключе 50 (1фиг,6) замкнутого электрическогоконтура не образуются. На секциях25 возникает ЭДС самоиндукции, которалчерез открытый ключ 50, суммируясь снапряжением источника питания преобразователя 3 частоты, прикладываетсяк отключенному ключу 49. Б результате чего ключ 49 может быть пробит.Чтобы этого не произошло необходимопри появлении перенапряжения (С) изменить алгоритм работы вентильногоэлектродвигателя так, чтобы был организован дополнительный контур дляпротекания коммутационного тока. Дляэтого при появлении перенапряжения,величина которого контролируется датчиком 13 обрыва диода обратного моста, повторно включают ключ 49 (с,),который был перед этим отключен и накотором возникло перенапряжение, асекции обмотки 2 якоря электрическоймашины отключают от источника питания, При этом перенапряжение, возникающее на ключе 49, исчезает (г.,).Поскольку возможность возникновения перенапряжения на ключе 49 существует н течении всего коммутационного интервала (-Т ) измененный алгоритм работы ключей преобразователя 3частоты сохраняется,цо окончания коммутационного интервала,Таким образом, для того, чтобы55изменить алгоритм работы ключей преобразователя частоты с целью устранения перенапряжений, необходимо в течении текущего коммутационного интервала иметь информацию о ключе, кото 11 13рый отключен в конце очередного межкоммутационного интервала, посколькув случае обрыва диода обратного моста к этому ключу приложено напряжение, равное сумме ЭДС самоиндукции,и напряжение питания преобразователячастоты.В вентильном электродвигателе коммутация секций обмотки 2 якоря электрической машины 1 осуществляется посигналам датчика 5 положения индуктора. Поэтому на основании анализакомбинации сигналов с выхода датчика 5 положения индуктора можно однозначно определить ключ, который отключен в конце очередного межкоммутационного интервала,Рассмотрим работу блока формирования сигналов управления отключаемыми на коммутационном интервале ключами (фиг.З ), Дешифратор 28 информационных сигналов в соответствии с логическими уровнями сигналов, поступающих с выходов датчика 5 положенияиндуктора, формирует сигнал на выходе, соответствующий паре ключей,включенных на данном коммутационноминтервале. В зависимости от направ ления вращения в конце текущего так-.та коммутации отключен один из двухвключенных ключей. Так при наличиисигнала на выходе 1 дешифратора 28в конце текущего такта коммутациипри вращении вправо отключен ключ 46(, фиг,7), а при противоположномнаправлений вращения - ключ 47 (е,фиг.8).Каждый из коммутаторов 33и 34 пропускает без изменения сигналы,поступающие на его вход при наличии сигнала логической единицы наего управляющем входе. При наличиисигнала логического нуля на управляющем входе коммутаторов 33 и 34 независимо от сигналов на его входе навыходе всегда имеется сигнал логический нуль. На управляющие входы коммутаторов 33 и 34 при любом направлении вращения поступают инверсныесигналы, поэтому один из них постоянно включен, а другой отключен, Длянаправления вращения, например,вправо (фиг.7) включен коммутатор 33,а для противоположного направления,вращения (фиг.8) - коммутатор 34.Таким образом, в начале очередного такта коммутации на один из шестивходов блока 24 памяти поступает сигнад уровня логической единицы с угловым размером, равным току коммута 25632 12 ции (Г/тп = 60 ). Это означает, что однозначно определен ключ, который отключается в конце данного такта коммутации, Так при направлении вращения вправо при поочередном появлении сигналов на выходах 1 - 6 коммутатора 34, а следовательно, и на соответствующих входах блока 24 памяти отключены ключи 46 - 51 соответственно,Формирователь 26 задержанных тактовых импульсов (фиг.З) работает следующим образом,В начале очередного такта коммутации меняется информация на выходе 15 датчика 5 положения индуктора, Навыходе логического элемента 50 "Марожитарностьпри смене тактов комНа вход "Установка единицып КЯ-триггера 62 каждый такт поступает им,пульсный сигнал логическая единица длительностью 7 сформированный поочередно на одном из формирователей 60 импульсов. На инверсном выходе КБ-триггера 62 появляется сигнал 25 логического нуля. В конце очередного коммутационного интервала ток черезизмерительный резистор, например, 38 30 при коммутации ключей 49, 51 и 47,спадает до нуля фиг.2 . На выходе 23 датчика 15 коммутационного интервалапоявляется сигнал логической едини 35 цы, который с задержкой по временипроходит на вход "Установка нуЛя" КБ-триггера 62. На инверсном выходе К 5-триггера 62 появляется сигнал логической единицы. Времязадающая цепь 63 введена для исключения ложныхсрабатываний КБ-триггера 62 при обрыве одного иэ диодов обратного моста 4в течение коммутационного интервала. 40 Длительность сигналов, сформирован 45 ных формирователями 60 импульсов и длительность задержки импульсов с выхода датчика контролируемого параметравыбираются не меньшей интервала времени, в течение которогс можно изменить алгоритм работы ключей преобразователя 3 частоты при появлении перенапряжения. 50 По переднему фронту сигнала, поступающего с выхода формирования 26 задержанных тактовых импульсов на тактируемый вход 25 блока 24 памяти, информация с его входов переносится на его выходы и сохраняется не 55 мутации происходит изменение логичес 20 кого состояния на противоположное.иэмецнай до поступления следующеготактового импульса.Таким образом, в процессе работывецтильцага электродвигателя блок 7формирования сигналов управления атключяемыми на коммутационном интервале ключами на основании информации,поступающей на его информационныевходы, формирует сигнал управленияключом (транзистором ), который отключен в конце текущего такта коммутации, и который необходимо повторновключить в случае, если возникает перенапряжение на ключе в течение коммутационного интервала,Рассмотрим работу вентильногоэлектродвигателя в случае обрыва одного из диодов, например 52, В момент отключения ключа 49 и включения 51 при открытомключе 50 (с и1: , фиг.7) возникает ЭДС самоиндукции эа счет энергии, запасенной в индуктивцости отключаемой комбинациисекций обмотки 2 якоря. Укаэанная ЭДСсамаиндукции, суммируясь с напряжением источника питания преобразователя 3 частоты, прикладывается к закрытому ключу 49. Стабилитрон 41 датчика 13 обрыва диода обратного мостапробивается, появляется сигнал на выходе датчика 16 перенапряжения, который перебрасывает ключевой элемент 17(фиг.2 ), На выходе 14 датчика 13 обрыва диода абратнога моста появляется сигнал логической единицы, который запрещает прохождение сигналовс блока б формирования сигналов управления и разрешает прохождение сигналов с выходов 2 ш-канального блока 7 формирования сигналов управленияатключаемыми на коммутационном интер вале ключами на входы ключей преобразователя 3 частоты. С выхода блока 7 поступает сигнал, который включает повторно отключенный ключ 49,а все остальные. ключи отключают (и ,)При включении ключа 49 организуется замкнутый электрический контур2-2-46-57-2, в котором протекаеткоммутационный так эа счет энергии,запасенной в индуктивности атключаемой комбинации секций 2 - 2 обмотки 2 якоря электрической машины 1.При этом перенапряжение, возникшеепа ключе 49, исчезает (г. ) и, следовательно, не может достичь напряжения пробоя ключа 49. Последний оста 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ется при этом включенным, посколькуца выходе 14 датчика 13 обрыва диодаобратного моста и ца выходах 2 щ-кяцдльцога блока памяти сигцалы це изменяются до момента, пока це спадаетдо нуля так в коммутационном контуре.В момент, когда коммутационный токстановится равным нулю, сигнал с выхода 23 датчика 15 коммутационногоинтервала перебрасывает ключевой элемент 17 датчика 13 обрыва диода обратного моста в состояние логического нуля (Лиг,2). Ня выходе 14 датчика 13 (фиг,2) появляется сигнал логического нуля, который поступает науправляющие входы 10 переключателей 9,На входы ключей преобразователя 3частоты проходят сигналы с выходовблока 6 формирования сигналов управления (, фиг,7). Для вентильногаэлектродвигателя восстанавливаетсянормальный алгоритм управления доочередного отключения ключа 49 ( ),при котором описанные процессы повторяются,При выходе из строя любого другого диода, а так же при изменении направления вращения вентильный электродвигатель работает аналогичным образом,Если вентильный электродвигательвыполнен в соответствии с функциональной схемой (фиг,4), функциональное назначение. и алгоритм работы бло"ка формирования сигналов управленияотключаемыми на коммутационном интервале ключами переключателей и датчика обрыва диодов обратного моста остается аналогичным, рассмотреннымранее в вецтильнам электродвигателе,выполненном согласно функциональнойсхеме (фиг.3).Работа формирователя 75 задержанных тактовых импульсов происходитследующим образомПри пуске вецтильнога электродвигателя в момент подключения датчика 5положения индуктора к источнику питания низкий логический уровень сигналов на выходе датчика 5 положенияицдуктора сменяется логической комбинацией сигнапов, соответствующейположению индуктора в момент пуска.При этом появляется сигнал логической единицы на выходе одного из ло -гических элементов ИСКГПОЧАИШЕЕ ИЛИ,который поступает на соответствующийвход логического элемента 3 ИЛИ 84.Сигнал на выходе логического элемента 3 ИЛИ 85 переходит на уровень логической единицы. По переднему фронту сигнала с выхода логического элемента 3 ИЛИ 84 формирователь 87 импульсов формирует импульс, которыйчерез логический элемент И 86, не изменяясь, поступает на тактируемыйвход блока 74 памяти. По переднемуФронту этого импульса начальная информация с выхода блока 74 памяти .переписывается на его вход.В начале очередного такта коммутации меняется информация на выходе датчика 5 положения индуктора, На выходе одного из логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, например 80, происходит смена логической информации с нулевого уровня на уровень логической единицы. При поступлении этого сигнала на вход одновибратора 83 сигнал на выходе триггера 93 устанавливается в состояние логической единицы, в котором начинается заряд конденсатора 94. При достижении на емкости напряжения логической единицы сигнал на выходе триггера 93 переходит в состояние логического нуля. Начинается ускоренный разряд конденсатора 94 через открытый диод 95 и низкоомное выходное сопротивление 0-триггера 93. Длительность сформированного на выходе одновибратора 83 импульса при этом оказывается равной 0,69 КС, где С - емкость конденсатора 94, К - сопротивление резистора 96.Длительностьсформированных на выходе одновибраторов импульсов выбирается путем изменения К и С, равной длительности коммутационного интервала при номинальном режиме работы вентильного электродвигателя.Таким образом, на каждом такте коммутации на выходе одного иэ одновибраторов Формируется сигнал длительностью , который, инвертируясь на логическом элементе 3 ИЛИ-НЕ 85, проходит на выход формирователя 75 задержанных тактовых импульсов.По переднему фронту сигнала, поступающего с выхода формирователя 75задержанных тактовых импульсов на тактируемый вход блока 74 памяти, информация с его входа переносится на его выход, и сохраняется неизменной до поступления следующего тактового импульса.35 40 45 блока 74 памяти. Предлагаемый вентипьный электро 50 55 10 15 20 25 30 Дешифратор 76 информационных сиг.налов работает аналогично, Учитывая, что вентильный электродвигатель в рассматриваемом варианте выполнен не- реверсивным, информация на выходе дешифратора 76 однозначно соответствует ключу, отключаемому на текущем такте коммутации.В случае появления перенапряжения на одном из ключей преобразователя частоты, к варисторам 70 датчика 13 аварийной ситуации прикладывается напряжение, равное ЭДС самоиндукции. отключаемой секции. Сопротивление варисторов 70 резко падает, растет ток через измерительный резистор 71, а следовательно, и напряжение, прикладываемое через выпрямитель 72 к входу компаратора 73. Компаратор срабатывает на выходе 14 датчика 13 обрыва диода обратного моста, появляется сигнал логической единицы, который сохраняется до момента достижения напряжением на выходе измерительного резистора 71 нижнего порога срабатывания компаратора 73. Верхний и нижний пороги срабатывания компаратора 73 выбираются следующим образом. Верхний уровень определяется максимально возможным напряжением питания преобразователя 3 частоты, а нижний -максимальной ЭДС вращения вентильного электродвигателя.Сигнал с выхода 4 датчика 13 обрыва диода обратного моста помимо управляющих входов 10 переключателей 9 поступает на управляющий вход 8 блока 7 формирования сигналов управленля отключаемыми на коммутационном интервале ключами. Данный сигнал в случае появления перенапряжения, величина которого контролируется, запрещает смену информации на выходе двигатель позволяет повысить надежность работы при неисправности впрезбразователе частоты типа обрывдиода обратного моста за счет введения дополнительных блоков, которыепозволяют исключить перенапряжениена ключах двухполупериодного преобразователя частоты. Перенапряжениена ключах устраняется за счет, изменения алгоритма управления вентильным электродвигателем и организациидополнительного электрического контура для замыкания коммутационного