Вентильный электродвигатель

.Патла 9-292 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕ(54)(57 ) ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОДВсодержащий синхронный электротель, якорная обмотка которогиена с выходами тиристорногового инвертора, анодная группторов которого соединена черевый транзистор с первым выходподключения источника постоявтока, а катодная группа тирисчерез второй транзистор с втовыводом для подключения источпостоянного тока и анодной гвентилей обратного, выпрямитемоСта, катодная группа вентиторого связана с первым вывоподключения источника постоятока, датчик положения роторнически связанный с валом сиго электродвигателя, выход ксвязан с управляющими, входауправления транзисторами и т ИГАТЕЛЬ,двигао соедк- мостоа тирисз пер-ом дляноготороврымникаруппой льноголей кодом для нного .а, меха- нхронноотороге ми узлов иристорами, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого и второго транзисторов, тирис торов анодной и катодной групп тиристоров тиристорного мостового инвертора, о т л и ч а ю щ и й .с я тем, что, с целью повышения энергетических характеристик, в него дополнительно введены двухканальный распре" делитель импульсов, два формирователя импульсов заданной длительности и два узла временной задержки, а узлы управления тиристорами выполнены в виде формирователей-распределителей с синхрониэирующими входами, причем вход двухканального распределителя импульсов соединен с выходом датчи"ка положения ротора, а два выхода Е его соединены соответственно с входами первого и второго формировате ля импульсов зада)1 ной длительности, выход первого из которых соединен с управляющим входом узла. управления первым транзистором и череэ первый Ф узел временной задержки - с синхронизирующим входом узла управления тиристорами анодной группы, а выход второго - с управляющим входом узла управления вторым транзистором и через второй узел временной задержки с синхронизирующим входом узла управления тиристорами катодной группы тиристорного мостового инвертора.Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемымвентильным электродвигателям.Известен вентильный электродвигатель, содержащий синхроннь-,й электродвигатель, янорная обмотка которого 5подключена к тиристорному инвертору,зашунтированному обратным выпрями-.тельным мостом, два коммутирующихустройства, состоящих из .С-контураи двух встречно-параллельно включенных дополнительных тиристора и вклю"ченных между тнристорами анодной икатодйой групп инвертора и выводами,соединенными с положительным и отрицательным полюсами источника питания,15и блока управления, выходы которогосоединены с. управляющими входами:тиристоров тиристорного инвертора икоммутирующих устройств.ПреимуществоМ такого схемного решения является повышенная надежность,в связи с использованием двух коммутирующих устройств 11.Однако такое рещение не освобождает инвертор от четырех дополнительных коммутирующих тиристоров и дополнительных реактивных элементов,что увеличивает число связей инвертора.Кроме того, такое техническое решение не позволяет производить регулирование тока якоря методом широтно-импульсной модуляции (ШИИ ) напря"жения на частоте, существенно превышающей частоту вращения двигателя,и для обеспечения безразрывного тока 35якоря требует включения в цепь питания дополнительной индуктивности.Наиболее близким техническимрешением к предлагаемому являетсявентильный электродвигатель, выполненный в виде синхронного электродвигателя, якорная обмотка которого сое.динена с выходами тиристорного мостового инвертора, анодная группа тиристоров которого соединена через 45первый транзистор с первым выводомдля подключения источника постоянно"го тока, а катодная группа тиристоров - через второй транзистор с вто"рым выводом.для одлючения источника постоянного тока.и анодной группой вентилей обратного выпрямительного моста, катодная группа вентилей которого связана с первым выводом для подключения источника постоянного тока, датчика положения ротора, механически связанного с валом .синхронного электродвигателя, выходкоторого связан с управляющими входами узлов управления транзисторами итиристорами, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого и второго транзисторов тиристоров анодной и катод.ной групп тиристоров тиристорного мостового инвертора. 65 Преимуществом известного электродвигателя является устранениегромоэдких и низкочастотных коммутирующихустройств, снижающих быстродействие,и возможность управления током якорядвигателя с помощью высокочастотйойширотно-импульсной модуляции (ШИМ)напряжения питания обмотки якоря Г 2 3Недостатки такого решения заклю"чаютсн в совместном одновременномуправлении транзисторами на входе тиристорного инвертора, При таком управлении энергия, запасенная в обмотке якоря во время закрытого состояния транзисторов, возвращается в источник питания, а ток в цепи якорядвигателя протекает под действиемЭДС, направленной встречно по отношению к источнику питания, и вследствие этого спадает весьма быстро. Воизбежание разрывности тока якорянеобходимо устанавливать дополнитель-..ную индуктивность, массогабаритныепоказатели которой оказываются значительными,При синхронном (одновременном )управлении транзисторами ток якорязамыкается через шунтирующие диодыи источник питания, минуя силовыетиристоры моста. Это обстоятельствоприводит к необходимости выделения. сигнала на отпирание соответствующихтиристоров с частотой переключениятранзисторов, что ухудшает энергети.ческие характеристики вентильногодвигателя.Целью изобретения является повыше.ние энергетических характеристиквентильного электродвигателя.Поставленная цель достигаетсятем, что вентильный электродвигательсодержащий синхронный электродвигатель, якорная обмотка которого сое"динена с выходами тиристорного мостового инвертора, анодная группа тиристоров. которого соединена черезпервый транзистор и первым выходомдля подключения источника постоянного тока, а катодная группа тиристоров - через второй транзистор с вторым выводом для подключения источника постоянного тока и анодной груп"пой вентилей обратного выпрямительно-.го моста, катодная группа вентилейкоторого связана с первым выводом,для подключения источника постоянногстока, датчик положения ротора, механически связанный с валом синхронного электродвигателя, выход которогосвязан с управляющими входами узловуправления транзисторами и тйристора.ми, выходы которых соединены соответ.ственно с управляющими входами первого и второго транзисторов, тиристоров анодной и катодной групп тиристоров тиристорного мостового инвертора, дополнительно введены двухканальный распределитель импульссов .два формирователя импульсов заданной длительности и два узла временной задержки, а уэлы управления тиристорами выполнены в виде формирователей- распределителей с синхрониэирующими входами, причем вход двух каналЬного распредЕлителя импульсов соединен с выходом датчика положенияротора, а два выхода его соединены .соответственно с входами первого ивторого формирователя импульсов эаданной длительности, выход первогоиз которых соединен с управляющимвходом узла управления первым транзистором и через первый узел временной задержки - с синхрониэирующимвходом узла управления. тиристорамианодной группы, а выход второго - суправляющим входом узла управлениявторым транзистором и через второйузел временной задержки с синхронизирующим входом узла управления тиристорами катодной группы тиристорногомостового инвертора.На чертеже приведена схема вентильного электродвигателя, 25Устройство выполнено в виде син-хронного электродвигателя 1, якорнаяобмотка 2 которого соединена с выходами тиристорного мостового инвертора 3, анодная группа 4 тиристоровкоторого соединена через первыйтранзистор 5 с первым выводом 6 .дпяподключения источника постоянноготока, а катодная группа 7 тиристоровчерез второй транзистор 8 с вторымвыводом 9 для подключения источникапостояного тока и анодной.группой10 вентилей обратного выпрямительного моста 11, катодная группа 12. вентилей которого связана с первым выводом 6 для подключения источника 40 постоянного тока, датчика 13 положения ротора, механически связанного с валом синхронного электродвигателя 1, выход которого связан с управляющими входами узлов 14-17 управле ния, транзисторами и тиристорами, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого 5 и второго 8 транзисторов, и управляющими входами тиристоров 18-20 анод 50 ной и тиристоров 21-23 катодной, групп 4 и 7 тиристоров тиристорного мостового инвертора 3, двухканально,го распределителя 24 импульсов, вход которого соединен с выходом датчика 13 положения ротора, а два его выхода соединены соответственно с входами первого 25 и второго 26 формирователя импульсов заданной длительности, выход первого .из которых соединен с управляющим входом узла 14 управ ления первым транзистором и через . первый узел 27 временной эадержкис синхронизирующим входом узла 16 управления тиристорами 18-20 анодной группы, а выход второго - с Уп." 65 равляющим входом узла 15 управлениявторым транзистором и через второй узел 28 временной задержки - с синхронизирующим входом узла 17 управления тиристорами 21-23 катодной группы.Анодная 10 и катодная 12 группывентилей обратного выпрямительногоМмоста выполнены в виде диодов 29-31и 32-34 соответственно.Вентильный электродвигатель работает следующим образом.Пусть, например, в вентильномэлектродвигателе реализуется 120 эл.град. коммутации фазПри подаченапряжения питания два чувствительныхэлемента датчика положения роторавырабатывают сигналы управления,которые, пройдя через распределитель24 импульсов, поступают на вход формирователей 25 и 26 импульсов заданной длительности. Укаэанные формирователи вырабатывают импульсы, длительность которых равна временивосстановления запирающих свойствтиристоров. Эти импульсы, пройдя через узлы 14 и 15 управления, поступают на управляющие входы транзисторов 5 и 8 и на время С закрывают их.Одновременно эти импульсы проходятчерез узлы 27 .и 28 временной задержки и через временной интервал, равный 1 З, после появления сигналов.управлейия с выхода датчика 13 поло.- жения ротора обеспечивают срабатывание узлов управления тиристорами 16 и 17 и подачу импульсов отпирания насоответствующие тиристоры 18-20анодной и 21-23 катодной групп тиристорного инвертора 3. Появление импульсов отпирания на управляющих электродах тиристоров переводит их иэ закрытого состояния в отрытое, так как в момент их появления транзисторы 5 и 8 оказываются открытыми.Таким образом, через время Ф после подачи напряжения питания фазы обмотки якоря 2 оказываются под напря" жением,.и ротор двигателя 1 приходит во вращение,.Допустим, .что при подаче напряжения положение ротора двигателя бы" ло таково, что импульсы отпирания обеспечили отхрытое состояние тиристоров 18 и 22. После поворота ротора на некоторый угол появление сигнала с очередного чувствительного элемента датчика 13 положения ротора приведет к появлению на выходе формирователя 26 импульсов заданной длительности импульса длительномтью Сэ, который, пройдя через узел 15 управле" ния транзистором, обеспечит закрытие на время 1 транзистора 8 и приведетВк прекращению тока через тиристор 22. При закрытом транзисторе 8 ток якоря замыкается через диод 32 обрат. ного выпрямительного моста, открытыетранзистор 5 и тиристор 18 вводнойгруппы. Следовательно, несмотря нато, что транзистор 8 закрыт, тиристор 18 анодной группы остается открытым до тех пор, пока ток якоряне снизится до величины тока удержания тиристбра. Постоянная времениякорной цепи не изменяется в зависимости.от состояния транзистора 8, и,следовательно, даже прн относительно. небольшом значении этой постоян.ной времени пульсации токаякоряоказываются незначительными ( токякоря безраэрывен 1.После запирания тиристора,22 катодной группы (через времяФ травзистор 8 открывается, а на соответствующем выходе узла 17 управлениятиристорами (с задержкой относительно момента появления сигналана выходе очередного чувствительного элемента датчика 13 положенияротора навремя 1 З появляется сигнал, обеспечивающий отпирание тиристора 23,Теперь при повороте ротора двигателя на 60 эл. град. сработает очередной чувствительный элемент датчика, что. приведет к появлению импульсов иа выходе формирователя 25 импульсов заданной длительности, обеспечивающего на время 1 в закрытие транзистора 30 5 и, как следствие, закрытие тиристора 18 анодиой группы. При этом в течение времени 1 вток якоря будет протекать"по цепи: тиристор 23, транзистор 8 и диод 31.. 35далее процесс повторяется аналогичноПри необходимости регулирования тока якоря с помощью высокочастотной 4 широтно-импульсной модуляции следует управлять только транзисторами 5.Однако в этом случае необходимо выделение дополнительных импульсов отпирания на тиоисторы анодной группы с частотой закрытия транзистора 5. ,45 При необходимости избежать выделе ния дополнительных импульсов отпира-. ния на тиристоры анодной группы при широтно-импульсном управлении транзистором 5 в схему следует ввести дополнительный транзистор и диод . таким образом, чтобы управляющий вход этого транзистора был подключей к выходу формирователя 25 импульсов заданной длительности (через узел 14 управления, эмиттер - к общей точке анодной группы тиристоров инвертора 3, а коллектор - к аноду дополнительного диода, катод которого подключен к первому выводу 6 для подключения источника постоянного тока).При этом дополнительный транзистор должен закрываться синхронно (одновременно 1 с транзистором 5 на время лишь в моменты переключения тока с одного тиристора анодной группы на другой. Переключение транзистора 5 при регулировании токаякоря с помощью широтно-импульсной модуляции дополнительный транзистор Остается открытым и обеспечивает протекание тока через тиристоры анодной группы при закрытомтранзисторе 5. Следовательно, ток в тиристорах нодной группы при высокочастотном управлении транзистором 5 не будет спадать до нуля и тиристоры останутся в открытом состоянии вплоть цо момента перевода тока якоря с одного из них на другой.Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет избавиться от дополнительной индуктивности в цепи якоря вентильного электродвигателя, что улучшает его массогабаритные по-. казатели и КПД,.Улучшение энергетических характеристик происходит благодаря рассеиванию при коммутации энергии, запасенной в обмотке якоря, в самой обмотке якоря, а также благодаря снижению мощности динамических потерь на тиристорах 5 и 8.ал ППП фПат П аз 8449/ 1050079 ираж 687 Подписн Ужгород, ул.Проектная,4