Коммутатор вентильного электродвигателя

СО)ОЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСРУБЛИН 9) 01)И КОМИТЕТ И ОТКРТИ 1 ГОСУДАРСТВЕНН РО ИЗОБРЕТЕНИ РРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЕКТРО-АТОР ВЕНТИЛЬНОГ ектро ван Це иост ениящностинтильносил К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится ктехнике и может быть использовентильных электродвигателях.изобретения - повышение .надежФункционирования путем исключпредельных по рассеиваемой морежимов работы. Коммутатор вего электродвигателя содержит транзистор , в цепь эмиттера1582290 го вкаочен резистивный датчик 8 тока,Эмиттер силового транзистора 7 соединен с первым входом промежуточногоусилителя 4. К эмиттеру и коллекторусилового транзистора 7 подключены вхо"ды блока 14 умножения, выходное напря,жение которого сравнивается с напряжением, эквивалентным заданнсй мощИзобретение отнссится к электрот".хнике и может быть использовано в вен,тильных электродвигателях, работающихв линеином режиме,Цель изобретения - повышение надежности функционирования путем исключения предельных по рассеиваемой мощнсс ти режимов работы.На чертеже представлена принци,пиальная схема одного канала коммутатора вентильного электродвигателя.Каждый канал коммутатора вентильного электродвигателя содержит предвари,тельный усилитель 1 с дифференциальнымвходом 2,3 для подключения чувствительного элемента аналогового датчика по,ложения ротора, промежуточный усилитель 4 с двумя входами 5 и 6 и силовойтранзистор 7, в цепь эмиттера котороговключен резистивный датчик 8 тока, Коллектор транзистора 7 соединен с клеммой 9 для подключения секции якорнойобмотки электродвигателя, а база транзистора 7 подключена.к выходу проме,жуточного усилителя, первый вход 5 которого соединен посредством резистора 10 с эмиттером силового транзистора 7,. а второй вход 6 подключен к. выходу предварительного усилителя 1.Каждый канал коммутатора содеражит также регулирующий усилитель 11с двумя входами 12.и 13, аналоговый 45блок 14 умножения, а промежуточныйусилитель 4 снабжен третьим входом,при этом вход 12 регулирующего усилиеля соединен с клеммой дпя подключеия источника напряжения Усмещения, Вход 13 усилителя 11 подключенк выходу аналогового блока 14 умножения, один вход которого соединен сэмиттерсм, а другой - с коллекторсмсилового транзистора 7, а третий вход55промежуточного, усилителя 4 подключенк выходу регулирующего усилителя 11.Регулирующий усилитель 11 с двумявходами может быть выполнен в виде ности рассеивания силового транзистора 7, Выходное напряжение регулирующего усилителя 11 подводится к второму входу промежуточного усилителя 4,управляющего током коллектора силовоготранзистора 7 в направлении ограничения рассеиваемой им мощности ниже .максимально допустимой. 1 ил,1 узла 15 сравнения, диода 16 и усилителя 17По другому варианту регулирующийусилитель может быть выполнен как,дифференциальный усилитель на операционном усилителе.Аналоговый датчик положения ротора вентильного электродвигателя может быть выполнен в виде датчиковХолла синусно-косинусного вращающегося трансформатора с модулятором,включенным перед первичной обмоткой,и двумя фазочувствительными выпрями-.телями, подключенными к его вторичным обмоткам,Блок 14 умножения может быть выпОлнен в виде управляемого напряжением делителя тока, т.е. дифференциального усилительного транзисторногокаскада, питаемого от управляемого напряжением источника тока. При этом входы дифференциального усилительноготранзисторного каскада подключаются параллельно резистивному датчику 8 тока, а вход управляемого напряжениемисточника тока через делитель напряжения - к коллектору силового транзистора 7. Выход управляемого напряжением делителя .тока через дифференциальныи усилитель подключается кпервому входу двухвходового узласравнения. В качестве блока 14 умножения в устройстве могут применяться также аналоговые интегральныеперемножители, выпускаемые серийнопромышленностью и реализующие указанный способ перемножения аналоговыхэлектрических сигналов,Блок 14 умножения может быть также выполнен с дифференциальными входами, причемвыводы первого входаподключаются параллельно резистивному датчику 8 тока, а выводы второговхода соединяются соответственно сколлектором и эмиттером силовоготранзистора 7.1587290 силового транзистора 7. На второй входблока 14 умножения поступает напряжение, равное сумме падений напряжений на силовом транзисторе 7 и резисторе 8. При выборе величины резистора 7, равной 0,02-0,05 от велччиныактивного сопротивления секции якорной обмотки в широком диапазоне изменения тока эмиттера силового транзистора 7, напряжение на втором входе блока 14 умножения практическираьно напряжению на коллекторе это го силового транзистора. Поэтому выходное напряжение блока 14 умноженияпряма пропорционально мощности потерь силового транзистора 7. Это напряжение положительной полярности 25 поступает на .неинвертирующий входдифференциального усилителя на операционном усилителе (по варианту).При величине этого напряжения, меньшей напряжения смещения У ,на выхо де операционного усилителя появляет-,ся напряжение отрицательной полярности, диод закрыт. и на втором входепромежуточного усилителя 4 напряжениеотсутствует35С увеличением напряжения на входных электродах элемента Холла возрастает напряжение на дифференциальномвходе предварительного усилителя 1и, соответственна, падение напряже нил на резисторе 8, При псстояннойчас.ате вращения вентильного электродвигателя это приводит к возрастаниюмощности потерь силового транзистора .7 и, соответственно, пропорцио нальному возрастанию: выходного напряжения блока 14 умножения. Аналогичныйрезультат получается при снижении ,частоты вращения вентильного электро:двигателя при неизменном напряжении 5 О на входных электродах элемента Холла.При величине выходного напряженияблока 14 умножения, большей напряжения смещения Цм, т.е, при превышениимощности потерь силового транзистора 7 заданной величины, циод смещается в прямом направлении. На второмвходе промежуточного усилителя 4 псявляется напряжение положительнойполярности, знак которой противополоКанал коммутатора вентильногоэлектродвигателя работает следующим образом,При вращении ротора вентильногоэлектродвигателя на выходных электродах элемента Холла появляется знакапеременное напряжение, которое поступает на входы предварительногоусилителя 1. Амплитуда этого напряжения прямо пропорциональна абсолютной величине напряжения на входныхэлектродах элемента Холла. При положительной полярности напряжения надифференциальном входе предварительного усилителя 1 на его .выходе появляется напряжение положительной полярности. Выходное напряжение промежуточного усилителя имеет отрицательную полярность, и силовой транзистор 7 закрыт. В этот момент напряжение на коллекторе силовогс транзистора 7 равно сумме напряжения питания Бл и ЭДС вращения секции якорной обмотки,. однако ток его коллектора практически равен нулю. Поэтомумощность потерь в силовом транзисторе 7 также близка к нулю. Этой величине мощности потерь в силовом транзисторе 7 соответствует равное нулювыходное напряжение блока 14 умножения, так как величина напряжения, поступающего на его первый вход с резистора 8, равна нулю. В связи с тем,что на инвертирующий вход дифференциального усилителя на операционном усилителе (по варианту) подано напряжение смещения Б положисмтельной полярности, величина которога прямо пропорциональна максимально допустимой или заданноймаксимальной мощности потерь силового транзистора 7, на его выходе имеется напряжение отрицательной полярности. Диод (однополупериодный выпрямитель) смещается в обратном направлении, и напряжение на втором входепромежуточного усилителя 4 станет равным нулю.При изменении полярности напряжения на входе дифференциального предварительнсго усилителя 1 на противоположную его выходное напряжение ста"новится отрицательной полярности, авыходное напряжение из промежуточного усилителя 4 - положительной поляр,ности. Силовой транзистор 7 открыва-ется и по секции якорной обмотки ирезистору 8 проходит ток, Возникающее при прохождении така эмиттера силового транзистора 7 по резистору 811 адение напряжения подается на первый вход блока 14 умножения, Величина этого напряжения прямо пропорциональнамгновенному значению тока эмиттергТехнико-экономическая эффективность предлагаемого коммутатора вентильного электродвигателя по сравнению с известным заключается в повышении надежности функционирования за счет ограничЕния мощностей потерь, рассеиваемых силовыми транзистора ми, ниже максимально допустимьгх. Это снижает вероятность вьглода из строя5 О силовых транзисторов и всего устройства в целом, особенно при работе вентильного электродвигателя на низких частотах вращения, при реверсе и пуске. Применение предлагаемого55 жен полярности выходного напряженияпредварительного усилителя 1, В итоге результирующее входное напряжениепромежуточного усилителя 4 уменьшается и снижается ток эмиттера сило-,вого транзистора 7 до величины, прикоторой мощность потерь силовоготранзистора 7 практически равна за,данному значению,Точность ограничения максимальнодопустимой мощности потерь силовоготранзистора 7 пропорциональна величине коэффициента усиления регулирующего усилителя 11, т.е, дифференциального усилителя на операционном:диода. в цепь отрицательной сбратной;связи дифференциального усилителяна операционном усилителе (па вари.анту) снижает ошибку регулированиямощности потерь в силовом транзисто: ,ре 7 из-за неидеальности вольт-ам 1перной характеристики реального дно; да.Повьппение точности ограничениямаксимально допустимой .мощности потерь силового транзистора 7 достигается также при применении блока 14умножения с дифференциальными входами. В этом случае повышается точностизмерения мощности потерь в силовом, транзисторе 7, так как на выводывторого входа поступает только напряжение между его коллектором и эмиттером, В итоге увеличивается также точность работы всего устройства по ограничению максимально допустимоймощности потерь в силовом транзисторе 7. 1 О15ЗО4 О коммутатора вентильного электродвигателя позволяет также избежать в некоторых случаях параллельного включения силовых транзисторов и тем самым увеличения массогабаритных показателей всего устройстваБолее высокая надежность функцио-. нирования предлагаемого коммутатора по сравнению с известным позволяет использовать его в вентильных электродвигателях следящих систем летательных аппаратов .и робототехнических устройств.Формула изобретенияКоммутатор вентильного электродвигателя, каждый из каналов которогосодержит предварительный усилительс дифференциальным входом для подключения чувствительного элемента аналогового датчика положения ротора, промежуточный усилитель с двумя входамии силовой транзистор, в цепь эмиттеракоторого включен . резистивный датчик тока, коллектор соединен с клеммой для подключения секций якорнойобмотки электродвигателя, а базаподключена к выходу промежуточногоусилителя, первый вход которого соединен посредством резистора. с эмиттером силового транзистора, а второйвход подключен к выходу предварительного усилителя с дифференциальнымвходом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности функционирования путем исключенияпредельных по рассеиваемой мощностирежимов работы, в каждый канал коммутатора дополнительно введены двухвходовый регулирующий усилитель, аналоговый блок умножения, а промежуточный усилитель снабжен третьим входом,при этом один вход регулирующего усилителя соединен с клеммой для подключения источника напряжения смеще"ния, другойвход регулирующего усилителя подключен к выходу аналоговогоблока умножения, один нз входов которого подключен к эмиттеру, а другойвход - к коллектору силового транзистора, а третий вход промежуточногоусилителя подключен к выходу регулирующего усилителя.,