Вентильный двигатель

1ОПЙСАНИЕ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву22) заявлено 11,0277(21) 2451765/24-07 (51)М. Кл. с присоединением заявки М Н 02 К 29/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Московский ордена Ленина энергетический институт. Изобретение относится к области электрических машин с полупроводниковыми преобразователями электрической энергии, в частности, к вентильным двигателям, у которых управление преобра зов ателем (коммутатором) осуществляется от датчика положения ротора.Известнывентильные двигатели с двухполупериодным коммутатором и мостом диодов обратного тока 1), а также вентильные двигатели с однополупериодным коммутатором, дополнительным последовательным ключом, управляемым от широтноимпульсного модулятора, и диодом, шунтирующим секции двигателя, и основные ключи в обратном направлении 2). Регули-. ровочные характеристики известных двигателей имеют недостаточную жесткость.Известен также вентильный двигатель, содержащий синхронную машину с многосекционной обмоткой якоря с нулевым выводом, связанным через дополнительный ключ с одним .из полюсов источника постеянного тока, например, отрицательным, и устройство взаимной блокировки одной из групп ключей коммутатора, например, катодГной, и дополнительного ключа дляизменения структуры устройства коммутатора иэ двухполупериодной в олнополупериодную 3) .Недостатком известного устройстваявляется узкая область применения,вызванная воэможностью реализациилишь частных регулировочных характеристик в двигателе с изменяемой структурой коммутатора. Попытки расширитьего функциональные возможности с помощью известных технических решений,например, эа счет широтно-импульсногоуправления ключами коммутатора, немогут иметь успеха из-за низких энергетических показателей двигателя наискусственных механических характеристиках,Целью изобретения является расширение регулировочных свойств вентильногодвигателя с изменяемой структуройкоммутатора,Для этого известный двигатель,содержащий синхронную машину, многосекционная обмотка якоря которойсвоим нулевым выводом соединенас одним иэ полюсов источника питаниячерез дополнительный ключ, иустройство блокировки дополнительного ключаи ключей одной иэ групп коммутатора,например, катодной, служащее дляизменения структуры коммутатораиз .однополупериодной в двухполупериодную, снабжен дополнительнымвентилем, включенным между нулевымвыводом и положительным полюсом упомянутого источника во встречном емунаправлении, широтно-импульсным моду"лятором, выход которого связан с 10цепями управления дополнительногоключа и ключей катодной группы коммутатора, и мостом обратного тока,вентили анодной группы которого выполнены с цепями управления, подключенными к устройству блокировки.15Дополнительно функциональныевозможности двигателя могут бытьрасширены введением широтно-импульсного модулятора в цепи управленияустройства блокировки. . 20На фиг,1 - вентильный двигательна фиг.2 - механические характеристики вентильного двигателя с изменяемой структурой коммутатора.Вентильный двигатель содержит25синхронную машину 1 с многосекционной обмоткой якоря (в данном случаетрехсекционной) с нулевым выводом 2,связанным через дополнительный ключ3 с одним иэ полюсов источника 4 30постоянного тока, например, отрицательным, а через дополнительный вен-тиль 5 с другим полюсом упомянутого:источника. Секции обмотки якоря синхронной машины 1 подключены к выходу 35коммутатора с анодной группой ключей6, 7, 8 и катодйой группой ключей9, 10, 11. Коммутатор снабжен мостомобратного тока на вентилях 12-17.Вентили анодной группы 15-17 выполнены управляемыми. Цепи управления.ключей 6-11 связаны с чувствительными эЛементами 18-23"датчика йоложения роторао Конструктивно датчикположения ротора может быть выполненпо любой известной схеме.Вентйльный двигатель снабженширотно-импульсным модулятором 24,выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа 3 и ключей 9, 10, 11 катодной группы коммутатора, и устройством 25 блокировки,выход которого связан с цепями управления дополнительного ключа на вентиляг 15, 16, 17 анодной группы мостаобратного тока. Цепь 25 управленияустройства 25 блокировкй может бытьподключена к выходу дополнительногоширотно-импульсного модулятора (начертеже не показан).Вентиль 5 включен по отношениюк источнику 4 встречно,Ж фиг.2 позицией 27 обозначенахарактеристика, соответствующаяработе двигателя с двухполупериодным коммтатарам, а позицией 28 с однополупериодным коммутатором.Вентильный двигатель работает следующим образами. Устройством блокировки заблокирован дополнительный ключ 3 и разблокированы ключи 9, 10, 11 и вентили 15,16,17, Вентильнйи двигатель работает с двухполупериодной схемой коммутатора ,на ключах 6-11 с мостом обратного тока на вентилях 12-17. Управление ключами 6-11 осуществляется по сигна" ,пам чувствительных элементов 18-23 датчика положения ротора. Регулирова;ние частоты вращения осуществляется по сигналам широтно-импульсного модулятора 24, взаимодействующего ;с ключами 9, 10, 11 коммутатора. Вентильный двигатель имеет жесткие регулировочные характеристики 27, поскольку при достаточных величинах частоты широтно-импульсного модулятора и индуктивности обмотки якоря ток двигателя не претерпевает разрыв. Вентиль 5 не оказывает влияния на работу двигателя.Изменение структуры устройства коммутатора осуществляется эа счет блокировки ключей .9, 10, 11 и венти- лей 15, 16, 17 и разблокировки ключа 3. Вентильный двигатель работает с однопериодной схемой коммутатора на ключах 6-8, дополнительным последовательным ключом 3 и вентилем :5, шунтирующим секции якорной обмотки двигателя, и ключи 6,7,8 в обратном направлении. управление ключами 6,7,8 осуществляется по сигналам чувствительных элементов 18, 19, 20 датчика положения ротора. Регулирование двигателя с регулировочными характеристиками 28 осуществляется по сигналам широтно-импульсного модулятора 24, взаимодействующего с дополнительным ключом 3.Необходимость выполнения вентилей 15-17 управляемыми диктуется тем обстоятельством, что в противном случае (при неуправляемых вентй- лях) в режиме работы вентильного двигателя с однополупериодным коммутатором нерабочие цолуволны противо-ЭДС будут закорочены по цепи: каждая секция, открытый ключ 3 и открытые в прямом направлении соответствующие вентили 15-17.Возможность выполнения вентилей 15-17 в виде тиристоров может быть доказана при рассмотрении самых неблагоприятных режимов работы при изменении структуры коммутатора. Предположим, что транзистор 3 включается в момент времени, когда начинает проводить один иэ управляемых вентилей, например 15, который пропускает ток от ЭДС самоиндукции коммутируемой секции. В этом случае к управляемому вентилю 15 будет приложено в запирающем направлении напряжение источника питания для нейтральной коммутации, Для опережающей коммутации условия запирания вентиля 15 будет еще более благоприятными.Управление устройством блокировки может осуществляться от дополнительного широтно-импульсного модулятора. Задавая различные законы изменения величине коэффициента заполнения импульсов дополнительного модулято- о ра в функции электромеханических параметров двигателя, например момента вращения, можно получить различные желаемце механические. характеристики двигателя. Получение тех или иных механических характеристик является расчетной инженер;ной задачей, не изменяющей существа заявленного технического решения.Управление устройством 25 блокировки может осуществляться вручную. 0Следует заметить, что Формирование регулировочных характеристик цвигателя за счет изменения структуры коммутатора сопровождается рекуперированием запасенной в двигателе энер :;гии в источник питания. Это происходит при переключейии однополупериодной схемы коммутатора в двухполу,периодную.Изобретение позволяет получить 30 жесткие регулировочные характеристики вентильного двигателя с изменяемой структурой коммутатора.формула изобретения 351. Вентильный двигатель, содержащий синхронную машину с многосек,ционной обмоткой якоря с нулевым выводом, связанным через дополнитель р ный ключ с одним из полюсов источника постоянного тока, например,отрицательным, и устройство взаимнойблокировки одной из групп ключейкоммутатора, например, катодной идополнительного ключа для измененияструктуры устройства коммутатора иэдвухполупериодной в однополупериодную, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения регулировочных свойств, двигатель снабжендополнительным вейтилем, включенныммежду нулевцм выводом и положительным полюсом упомянутого источникаво встречном ему направлении, широтноимпульсным модулятором, выход которогосвязан с цепями управления дополни-тельного ключа и ключей катоднрйгруппы коммутатора, и мостом обратного тока, вентили анодной группыкоторого .снабжен цепями управления,подключенными к устройству блокиров-ки.2. Двигатель по п.1, о т л и ч а юи й с я тем, что он снабжен дополительнцм широтно-импульсным модулятором, включенным на вход устройстваблокировки.источники информации,принятые во вниманиепри экспертизеСурков В.В, Сравнительная характеристика беоколлекторных приводов постоянного тока, Книга Автоматические системы оптимального управления технологическими процессами3вып. 4, Тула, 1975, с. 154-162.2. Гридин В.М Лозенко Д.КВыбор схемы однополупериодного коммутатора и частоты импульсов напряженияпитания на якорной обмотке регулируемого магнитно-электрического двига-теля постоянного тока,-Книга Тоут;МЭИ Постоянные магнйты, вып. 84,М,19713. Патент США 936431 43,кл.318-254.1972