Синхронизированный вентильный электродвигатель

О П И СА Н И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ии 991 571(23) Приоритет -Н 02 Р б/02 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) Опубликовано 20183, Бюллетень Ио 3 Дата опубликования описания 23,0183 4) СЙНХРОНИЭИРОВЬННЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГЛТЕ еа Изобретение относится к электротехнике и, в частности к синхрониэи рованнкм вентильным электродвигателям.Известен синхронизированный электродвигатель с частотно-фазовым регулированием скорости, в котором наряду с двигателем содержится датчик частоты, и-кратной частоте вращения., инвертор для регулирования напряжения двигателя и частотно-Фазовый регулятор, который сравнивает задающий сигнал от внешнего или от внутреннего синхрогенератора н сигнал от датчика частоты по частоте и фазе и управляет инвертором. Этим обеспечивается синхронность частоты синхроге,нератора и вращения двигателя. В.более общем случае использования вентильного электродвигателя инвертор выполняется щ-фазным 1).Данное устройство имеет дуа недостатка, один из которых состоит в необходимости предусматривать дополнительный датчик положения на его валу для управления е-фазным инвертором. Это усложняет конструкцию привода, Второйнапряжению, состоит в сравнительно малом диапазоне регулирования скоростей в синхронном режиме,поскольку со снижением частот вращння и, следовательно, частот сигнала датчика увеличивается н далее недопустимо возрастает запаздывание регулирования. С увеличением же частоты вращения появляются затруднениядругого рода, вызванные ограничениями в возможности быстродействующей 1 О обработки инФормации от синхрогене. ратора и датчика.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению явпяется синхронизированный вентнльный электродвигатель, содержащий синхронную машину в-фазная якорная обмотка которой соединена с в-фазным выходом инвертора, имеющего н 1-Фазный вход ивход регулирования по напряжению,датчик положения ротора, выполненный в виде бесконтактного сельсииа,в-Фаэный вход которого соединен св-Фазным выходом генератора опорнойчастоты, е дешифраторов, каждый изкоторых по одному входу соединен с 2 " соответствующим Фазным выходом генертора опорной частоты, другим - свыходом датчика положения ротора,а выходом - с соответствующим фазнымвходом инвертора, логический элемент З 0 .И соединен первым входом с выходом10 15 Поставленная цель достигаетсятем, что в синхронизированный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, е-фазнаяякорная обмотка которого соединена 20с п 1-фазным выходом инвертора, имеющего в-Фазный вход и вход регулирования по напряжения, датчик положенияротора, выполненный в виде бесконтактного сельсина, в-фазный вход которого соединен с щ-Фазным выходомгенератора опорной частоты, щ дешифраторов, каждый из которых первымвходом соединен с соответствующимФазным выходом генератора опорнойчастоты, другим - с выходом датчикаположения ротора, а выходом - с соответствующим фазным входом инвертора, логический элемент И, соединенный первым входом с выходом датчика поло-З 5 жения ротора, и синхрогенератор, первый вход которого соединен с дополнительным выходом генератора опорной частоты, а второй вход - с задатчиком частотного сигнала требуемой 40скорости вращения электродвигателя, дополнительно введены общий дешифратор, первый и второй узлы сброса, фильтр, компаратор, генератор пилообразного сигнала и счетчик, который счетным входом соединен с выходом синхрогенератора, разрядными выходами - с соответствующими разрядными входами общего дешифратора, а входами "Загрузка" и "установка О" соответственно с выходами первого и второго узлов сброса, каждый из кото-. рых входом "Сброс" соединен с выходом датчика положения ротора, а разрядными входами - соответственно со второй и третьей группами разрядных 55 выходов общего дешифратора, первая группа разрядных выходов которого соединена со вторым входом логического элемента И, выход которого соединен со входом регулирования ин вертора по напряжению через Фильтр и компаратор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного сигнала, соединенного входом с выходом датчика положения ротора. ЗО датчика положения ротора и синхрогенератор 2.Недостаток известного устройства состоит н большой длительности и существенном перерегулировании в процессе синхронизации, и, следовательно, в невысоких энергетических показателях вентильного электродвигателя.Целью изобретения является повышение энергетических показателей .в переходных режимах путем уменьшения времени и перерегулирования переходного процесса при синхронизации вентильного электродвигателя. На чертеже представлена схемасинхронизированного веытильного электродвигателя.Схема содержит синхронную машину1, щ-фазная якорная обмотка которогосоединена с щ-фазным выходом инвертора 2, имеющего с щ-Фазный вход ивход регулирования по напряжению, датчик 3 положения ротора, выполненного в виде бесконтактного сельсина, в-Фазный вход которого соединен с в-фазным выходом генератора 4опорной частоты, а дешифраторов 5, каждый из которых первым входом соединен с соответствующим Фазным выходомгенератора 4 опорной частоты, другим,с выходом датчика 3 положения ротора, а выходом - с соответствующим фазным . входом инвертора, логический элемент б И, соединенный первым входом с выходом датчика положения ротора, син хронизатор 7, первый вход которого соединен с дополнительным выходомгенератора 4 опорной частоты, авторой вход - с задатчиком частотного сигнала требуемой скоростивращения электродвигателя, счетчик8, соединенный по счетному входу свыходом синхронизатора 7, по разрядным выходам - с соответствующимивходами общего дешифратора 9, а входами "Загрузка" и фустановка Офсоответственно с выходами первого и второго узлов сброса 10 и 11, каждый из которых входом 1 Сброс" соединен с, выходом датчика 3 положения ротора, а разрядными входами,. соответственно со второй и третьей группой разрядных выходов общего дешифратора 9, первая группа разрядных выходов которого соединена со вторым входом логического элемента И б, выход которого соединен со входом регулирования инвертора по напряжению через фильтр 12 и компаратор 13, вход которого соединен с выходом генератора 14 пилообразного сигнала, соединенного входом с выходом датчика 3 положения ротора. Генератор 4 опорной частоты в свою очередь состоит из кварцевого генератора 15, фазорасщепителя 16 и усилителя 17 мощности.Синхронизированный вентильный электродвигатель работает следующим образом.фаза сигнала датчика 3 тождественно равна угловому положению ротора двигателя 1, Фазные дешифраторы 5, на входах которых комбинируется сигнал с датчика и соответствующие Фазные сигналы генератора 4 опорной частоты, вырабатывают Фазные сигналы, изменяющиеся тождественно угловому положению ротора двигателя 1, вследствие чего двигатель 1 получает монотонный электромагнитныйФормула изобретения Синхронизированный вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину,и -фазная якорная обмотка которой соединена с Ю-Фазным выходом инвертора, имеющего Ф-фазный вход и вход регулирования по напряжению, датчик положения ротора, выполненный в виде бесконтактного сельеина, уи-фазный вход которого соединен с е-фазным выходом генератора опорной-частоты,идешифраторов, каждый из которых первым входом соединен с соответствующим фазным выходом генератора опорной частоты, другим - с выходом датчика положения ротора, а выходом -.с соответствующим входом инвертора, логический элемент И, соединенный первым входом с выходом датчика положения ротора, и синхрогенератор, первый вход которого соединен с дополнительным выходом генератора опорной частоты, а второй вход - с задатчиком частотного сигнала требуемой скорости вращения электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических показателей переходных режимов путем уменьшения времени и перерегулирования переходного процесса при синхронизации, в него дополнительно введены общий дешифратор с тремя группами разрядных выходов, первый и втомомент и разгоняется до заданной скорости.Частота сигнала синхрогенератора7 устанавливается до запуска и-кратной сумме опорной и задающей частотвращения и уменьшается счетчиком 8 ви раз. При этом на выходах дешифратора 9 формируются импульсы с длительностью 1/и и с частотой, которойдля осуществления заданной частотывращения должен быть синхронизирован сигнал датчика 3.Пачки импульсов получаеьих напервой группе разрядных 1-ныхвыходах дешифратора 9 поступают наэлемент И б, в котором объединяются 15в результирующий опорный сигнал который сравнивается по фазе с сигна-лом датчика З,в результате на выходеэлемента И б формируются импульсы,длительность которых в зависимости 20от Фазорассогласования фронтов сравниваемых сигналов может изменятьсяв пределах от И до О. Этот сигнал посредствои фильтра 12 преобразуется в уровень, а с помощью компаратора 13 и генератора 14 пилообразного напряжения снова трансформируется в импульсный сигнал, изменяефий по длительности в полном диапазоне, т.е, от "Логической 1 ф до "Логического 0". Этот сигнал поступаетна вход регулирования напряжения инвертора 2.Таким образом, сочетание счетчика, дешифратора 9 и элемента И 6, З 5а также Фильтра 12 и компаратора 13выполняет функцию фазового регулирования скорости электродвигателяЗона линейная характеристики фазового регулирования определяется шириной 1И опорного суммарного.импульса и синхрогенератора 7, в пределахкоторого может ориентироватьсяФронтсигнала датчика 3 положения ротора.Ширина этой зоны может быть сообразно параметрам привода установлена оптимальной в отношении статической точности и затухания перехоцного процесса- посредством выбора соотношения между числами И и50Кроме того, отличительные особенности работы вентильного электродвигателя обусловлены действием узлов 10 и 11 сброса. Узел 10 сброса срабатывает при ориентации фронта сигнала с датчика 3 положения ротора в пределах действия к+1)И импульсов, на выходах третьей группы разрядных выходов общего дешнфратора 9, что соответствует отрицательному Фазорассогласованию сигналов с выходом дат 60 чика 3 положения ротора и синхронизатора 7. При этом узел 10 сброса переустанавливает счетчик 8 в поло". жение "0" в момент времени, которое непосредственно предшествует действию 65 опорного сигнала с синхрогенератора 7. Благодаря этому величина зоны регулирования с "Логической 1" ограничена в пределах 1/и . Узел 11 сброса срабатывает при совпадении фронта сигнала датчика 3 положения ротора с импульсами от(5+2) до К на выходах второй группы разрядных выходов общего дешифратора 9 и переустанавливает счетчик 8 в положение 6+1),. которое непосредственно следует во времени за опорным сигналом синхрогенератора 7. Благодаря этому величина эоны регулирования с "Логическим Оп также ограничена величиной 1/И,Эти эоны ограничения в 5 раз меньше линейной эоны регулирования и выбором коэффициента и могут быть сведены к как угодно малым.Таким образом;.при изменении знака рассогласования частот, например при запуске, привод практически мгновенно, без перерегулирования оказывается в зоне линейного регулирования, благодаря чему обеспечивается наиболее благоприятное течение процесса синхронизации, и тем самым достигаются более высокие энергетические показатели вентильного синхронизированного электродвигателя./74 Тираж 6 ВНИИПИ Государственнпо делам изобретен 113035, Москва, ЖПодписимитета СССРкрытийкая наб., д.4/5 Зак ого кий иРауш лнал ППП "Патент", г.Ужгород, ул,Проектная, 4 рой узлы сброса Фильтр, компаратор,генератор пилообразного сигнала исчетчик, который счетным входом соединен с выходом синхрогенератора,разрядными выходами - с соответствукицими входами общего дешифратора, 5а входами "Загрузка" и "Установка 0"соответственно с выходами первого ивторого узлов сброса, каждый из которых входом "Сброс" соединен с выходом датчика положения ротора, а 10разрядными входами - соответственнос второй и третьей группами разрядныхвыходов общего дешифратора, перваягруппа разрядных выходов которогосоединена с вторым входом логическогс элемента И, выход которого соединен с входом регулирования инверторапо напряжению через фильтр и компаратор, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного сигнада, соединенного входом с выходомдатчика положения ротора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Трантенберг Р.М. Астатическиедискретные систеьы электроприводапостоянного тока.-фЭлектричествоф,1972, 9 4.2, Авторское свидетельство СССРР 327552, кл. Н 02 К 29/02, 1970,