Вентильный электродвигатель

(54 (57 тех ул чш занн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(7) Пермское отделение Всесоюзного научно-исследовательского, проектного и проектно-конструкторского института по комплексной электрификации громьанленных объектов Тяжпромэлектнропроектн им. Ф,Б.Якубовского (72) Г.А.Сторожев(53) 621.313.13,014.2:621,382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 649105, кл. Н 02 К 29/00, 1979.Авторское свидетельство СССР У 1259426, кл, Н 02 К 29/00, 1985. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к электроке. Целью изобретения является ение энергетических характерисповышение быстродействия. Укая цель достигается введением многоканального узла 12 дифференцирования, блока 13 суммирования и вы-,деления модуля, одновибратора 14 иуправляемого ключа 15. Укаэанные узлы предназначены для формирования импульсов заданной длительности, определяемой временем, достаточным длякоммутации тиристоров инвертора 5,к-рые подаются на вход блока 1 О управления тиристором 9, На время существования этих импульсов резистор 8расшунтирован, По достижении частотойвращения синхронной машины 1 величины, при которой ЭДС достаточна дляестественной коммутации тиристоровинвертора 5, ключ 15 по команде узла 11 контроля параметров разгона запирается. Прекращается поступлениеимпульсов на вход блока 10, которыйвыдает постоянный сигнал на включение тиристора 9. Резистор 8 шунтируется, 3 ил .Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вбыстродействующих электроприводах сшироким диапазоном регулирования час 5тоты вращения.Цель изобретения - улучшение энер"гетических характеристик и повышениебыстродействия.На фиг.1 изображена блок-схемавентильного электродвигателя; нафнг.2 и 3 - графики токов и напряжений в элементах вентильного электродвигателя, поясняющие его работу.На фиг.2 и 3 приняты обозначения:и ЭБ - напряжения на выходахИдатчика положения ротора; Б, 13,ОБ - напряжения на выходах узла диф 1ференцирования; У, - напряжение навыходе блока суммирования и выделения 20модуля; Ы, - напряжение на выходеодновибратора; Ц,1 - напряжение на выходе выпрямителя; 1,1 - ток в цепи выпрямленного тока; 1 , 1 ,- ток ва ффазах вентильного электродвигателя,условно,Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, датчик 2положения ротора, вентильный преобразователь 3 частоты со звеном постоянного тока, состоящий из выпрямителя4, инвертора 5, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика 2 положения ротора через систему б импульсного управления инвертора, а выход - с обмоткой якоря синхронной машины 1, сглаживающего дросселя 7, резистора 8, включенного последовательно с дросселем 7, тиристора 9, включенного параллельно резистору 8 и анодом подключенного к сглаживающему дросселю 7, блока 10 управления 10 тиристором, и узел 11 контроля параметров разгона. Вентильныйэлектродвигатель дополнительно содержит многоканальный узел 12 дифференцирования, блок 13 суммирования и выделения модуля, одновибратор 14 и управляемый ключ 15, причем входы узла 12 дифференцирования подключены ксоответствующим выходам датчика 2положения ротора, а его выходы подключены к соответствующим входам блока 13 суммирования и выделения модуля, выход которого подключен к входуодноннбратора 14, подключенного выходом через управляемый ключ 15 к входу блока 1 О управления тиристором 9,а управляющий вход ключа 15 подключен к выходу узла 11 контроля параметровразгона. Выпрямитель 4 преобразователя 3 частоты управляется от системы1 б импульсно-фазового управления выпрямителем. Инвертор 5 содержит тиристоры 17-22.Вентильный электродвигатель работает следующим образом,В момент включения й (фиг,2) ротор двигателя, создавая магнитный поток ч, находится в одном из положе 1 И иний. Сигналы У, ц, У датчика 2положения ротора поступают на входсистемы 7 импульсного управления инвертором, которая вырабатывает управляющие импульсы, поступающие на тиристоры инвертора 5, например на тиристоры 17 и 20. Для создания тока вцепи и соответственно намагничивающейсилы статора системой 1 б импульсно- фазового управления выпрямителем 4 открываются тиристоры выпрямителя с максимальным углом зажигания, который уменьшается по мере разгона,т.е. работа выпрямителя протекает аналогично приводу постоянного тока.При появлении напряжения на выходевыпрямителя 4 через открытый тиристор 9, шунтирующий резистор 8 и открытые тиристоры 17 и 20 ийвертора 5 по фазам а, Ъ протекает ток, имеющий непрерывный характер благодаря большой индуктивности сглаживающегодросселя 7. Образованный протекающим током магнитный поток статора взаимодействует с магнитным потоком ротора, в результате чего ротор двигателя начинает поворачиваться и вмес"те с ним поворачивается ротор датчика 2 положения.1В момент времени С импульс 11 датчика 2 положения исчезает и по заднему фронту этого импульса система 7 импульсного управления инвертором снимает сигнал управпения с тиристора 20 инвертора 5 и подает управляющий сигнал на тиристор 22. Одновременно соответствующей дифферен цирующей цепочкой узла 12 дифферен цирования дифференцируется заднийифронт импульса Б н на соответствующем выходе узла 12 появляется отриФцательный импульс Б поступающий на вход блока 13 суммирования и вьщеления модуля, в котором он преобразуется в импульс положительной полярности Б,. Импульсом Б, запускается одновибратор 14, формирующий на своем выходе импульс заданной длительности 111, поступающий через открытый ключ 16 на вход блока 10 управления тиристором 9 и дающий команду на запирание тиристора 9. Последний запирается блоком 1 О управления и в цепь выпрямленного тока вводится резистор 8, величина которого такова, что вследствие уменьшения электромаг- О нитной инерции цепи выпрямленного тока ток н ней становится прерывистым. Пауза в токе при условии снятия импульсов управления с тиристора 20 иинертора 5 и подачи их на тиристор 22 приводит к запиранию тиристора И 2 и отпиранию тиристора 20, и ток течет уже по фазам а, с. Время коммутации тиристоров инвертора определяется продолжительностью одного пульса пре рывистого тока (1 на графике вьгпрямленного тока, фиг.3).При частоте питающей сети = 50 Гц и трехфазной мостовой схеме выпрямителя с пульсностью ш = 6 нро 25 должительность пульсации составляет1-- = 0 0033 с.в ,шДля повышения надежности коммутации целесообразно удвоить это время 30 (0,0066 с). На такую длительность настраивается выходной импульс одновибратора 14. По срезу импульса Ч, на выходе однонибратора 14 блок 10 управления тиристором открывает тиристор 9, который шунтирует резистор 8. Ток 1, н цепи выпрямленного тока становится непрерывным (фиг.3). Поток статора, взаимодействуя с полем ротора, вызывает дальнейший поворот ротора и через 60 эл.град (момент нремени с, фиг.2) на выходе датчика положения ротора 2 появляется имипульс О. По его фронту система 7 импульсного управления инвертором 45 снимает сигнал управления с тиристора 17 и подает его на тиристор 19.НФронт импульса 11дифференцируется узлом 12, на выходе которого поянляется коРоткий импульс который, пройдя через блок 13 суммирования и выделения модуля (1,), запускает од- ф новнбратор 14, формирующий импульс 11, заданной длительности (0,0066 с). По сигналу С, блок 10 управления тиристором запирает тиристор 9, шунтирующий резистор 8, выпрямленный ток становится прерывистым, происходит коммутация тиристоров 7 и 19, ток течет по фазам Ъ с. По исчезновении импульса 0,4 блок 10 управления открывает тиристор 9, резистор 8 щунтируется, выпрямленный ток становится непрерывным, ротор двигателя поворачивается и т.д.Таким образом происходит пуск двигателя из неподвижного состояния.По мере разгона двигателя возрастает ЭДС машины и при частоте вращения 5 Х номинальной становится достаточной для того, чтобы обеспечить устойчивую естественную коммутацию инвертора, т.е. вестии иннертор. Необходимость в создании прерывистого тока отпадает и ключ 15 по сигналу, поступающему на его управляющий вход от узлаконтроля параметров разгона, например, тахогенератора при определенномзначении частоты вращения запирается, блокируя тем самым поступление на вход блока 10 управления тиристором импульсов от одновибратора 14. Тиристор 9 удерживается после этого блоком 10 в открытом состоянии и шунтирует резистор 8.Таким образом, н нентильном электродвигателе резистор 9 вводят в цепь выпрямленного тока для придания ему прерывистого характера не на нсе время начального участка пуска, а периодически, через 60 эл.град, в моменты коммутации тиристоров инвертора в соответствии с порядком их включения на время, не превышающее 0,0066 с, Благодаря этому значительно снижаются потери в резисторе, что улучшает его энергетические характеристики, и повышается пусковой момент двигателя, так как подавляющую часть времени начального участка пуска ток в двигателе остается непрерывным. формула изобретенияВентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, датчик положения ротора, нентильный преобразователь частоты, составленный из выпрямителя, инвертора, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения ротора, а вьг ход - с обмоткой якоря синхронной машины, сглаживающего дросселя, резистора, включенного последовательно со сглаживающим дросселем, тиристора, включенного параллельно резистору и анодом подключенного к сглаживающему дросселю, блока управления1379931 фиг тиристором, и узел контроля параметров разгона, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью улучшенияэнергетических характеристик и повышения быстродействия, дополнительновведены многоканальный узел дифференцирования, блок суммирования и выделения модуля, одновибратор и управляемый ключ, причем входы узла дифференцирования подключены к соответствующим выходам датчика положенияротора, а его выходы подключены ксоответствующим входам блока суммирования и выделения модуля, выход которого подключен к входу одновибратора, подключенного выходом через управляемый ключ к входу блока управления тиристором, а управляющий входключа подключен к выходу узла контро"ля параметров разгона,1379931 1 а ь А,Иван ставит хред И липеи орректо актор А,Козори ь дпнсно аз ета СССРрытий 4/ Проектная, 4 Произ вод с т ве нно-поли г р афиче г. Ужгор при 57 Тираж 583 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Раушская