Вентильный электродвигатель

(191 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГННТ СССР ОПИСА ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЫИ и 1111" 1СВИДЕТЕЛЬ 14153474361037/24-0702.12.8715,09.89 Бюл. ИВсесоюзный научнокий институт горнМ.федороваВ.А.Баринберг и И621.31313014.2:Авторское свидете5347 кл. Н 02 К.Е.Рубцова 621.382(088.8) льство СССР 29/Ооу 1986,54) В 57) И отехн реве гулиро изобре габари(61) (21) (22) (46) (71) тельс им. М (72) (53) (56)141 НТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬобретение относится к,.злект"ке и может быть использованосивном электроприводе для реания частоты вращения. Цельюения является повышение массоных показателей электродвига 2 К 29/00, Н 02 Р 6/00 теля путем улучшения использованияустановленной мощности в режиме рекуперативного торможения, Для этоговентильный электродвигатель дополнительно содержит третий 33 и четвертый 34 суммирующие масштабные усилители, четвертый 35 и пятый 36 управляемые переключатели и логическийэлемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 37, которыйсравнивает фактическое и заданноенаправления вращения и управляет переключателями 35, 36. При торможениипереключатели 35 и 36 включают в канал регулирования токов якорной обмотки электродвигателя усилители 33и 34, настройка которых обеспечиваетизменение закона управления МДС индуктора по отношению к закону управления в двигательном режиме. 1 ил.3 1508318Изобретение относится к электро- Выход регулятора 20 подключен к пертехнике и может быть использовано в вому входу сумматора 21, выход кото электроприводах на основе асинхронной машины с Фазным ротором для регулирования частоты вращения.Цель изобретения - повышение массогабаритных показателей путем улучшения использования установленной мощности в оежиме рекуперативного О торможенияНа чертеже изображена Функциональная схема вентильного электродвигателя.Вентильный электродвигатель со держит асинхронную машину с фазным ротором 1 и статорными обмотками 2-ч. Роторные выводы асинхронной машины подключены к преобразователю 5 частоты, который имеет зажимы для 20 подключения к сети. 1( управляющему входу преобразователя 5 частоты подключен выход системы 6 .импульсно- Фазового управления, вход которой соединен с выходом датчика 7 положе ния ротора. Источник напряжения возбуждения электродвигателя представляет собой управляемый трехфазный мостовой выпрямитель 8, имеющий два раздельных канала 9 системы импульс но-фазового управления, выходы которых подключены к управляющим электродам соответственно анодной и катодной групп вентилей. Выходные зажимы выпрямителя подключены к выводам обмоток 2 и 3 статора, а вывод статорной обмотки ч подключен к нулевой точке сети или трансформатора, питающего выпрямитель. Вентильный электродвигатель также содержит систему регулирования, включающую задатчик 10 частоты вращения, . подключенный к первому входу сравнивающего элемента 11, к второму входу которого подключен датчик 12 частоты вращения, Выход сравнивающего элемента 11 подключен к входу регулятора 13 частоты вращения, выход которого подключен к блоку 11 выделения модуля и пороговому элементу 15. Выход порогового элемента 15 подключен к информационному входу Э-триггера 16, тактирую" щий вход которого связан через датчик 17 нулевого тока с датчиком 18 тока. Выход блока 1 ч .выделения модуля под- . ключен к первому входу второго сравнивающего элемента 19, второй вход которого подключен к датчику 18 тока, а выход - к регулятору 20 тока якоря. рого подключен к задающему входу системы 6 импульсно-фазового управления.Система регулирования также включаетзадатчик 22 начальных токов фаз статора, подключенный к первым входам первого 23 и второго 21 суммирующих масштабных усилителей, вторые входы которых подключены к выходу блэка 1 ч выделения модуля. Выходы первого 25 и второго 26 переключателей связаны с входом регуляторов 27 и 28 тока.(роме того, система управления содержит третий управляемый переключатель 29, управляющий вход которого подключен к выходу Р-триггера 16, а выход подключен к второму входу сумматора 21, Первый и второй информаци" онные входы переключателя 29 подключены соответственно к:выходу усилителя 30 и к входу инвертора 31. Входусилителя 30 подключен к датчику 12частоты вращения, Вентильный электродвигатель также содержит датчик 32направления вращения, выход которогоподключен к управляющим входам первого 25 и второго 26 управляемых переключателей,Дополнительно вентильный электродвигатель содержит третий 33.и четвертый 3 суммирующие масштабные усилители, четвертый 35 и пятый 36 управляемые переключатели с двумя информационными входами и одним выходом и логический элемент ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 37. Первый и второй входы логического элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ37 подключены соответственно к выходудатчика 32 направления вращения и к выходу В-триггера 16, а выход логического элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 37 подключен к управляющим входам четвертого 35 и пятого 36 управляемых переключателей,Четвертый управляемый переключатель 35 включен по первому входу и выходу между выходом первого суммирующего масштабного усилителя 23 и объединенными первыми входами первого 25 и второго 26 управляемых переключателей. Пятый управляемый переключатель 36 включен по первому входу и выходу между выходок второгосуммирующего масштабного усилителя 21 и объединенными вторь,ми входами первого 25 и второго 26 управляемых переключателей. Вторые входы четверто 5го 35 и пятого 36 управляемых переключателей подключены соответственно к выходам третьего 33 и четвертого 34 суммирующих, масштабных усилителей, первые входы которых соединены с выходами задатчика 22 нацальных токов фаз статора, а вторые входы об.ьединены и подклюцень, к выходу блока выделения модуля. 10Вентильный электродвигатель работает следующим образом.Сигнал задапной частоты вращения от задатчика 10 частоты вращения поступает на вход регулятора 13 частоты 15 вращения, иа выхове которого Формируется сигнал задания тока якоря, поступающий через блок 14 выделения модуля на вход регулятора 20 тока якоря, На входы регуляторов 13 . 20 20 поступают сигналы обратных связей соответственно с датчика 12 частоты вращения и датцика 18 тока якоряТак как выходное напряжение датчика 18 тока якоря имеет всегда одну по лярность, то на входе контура регулирования тока якооя установлен блок 14 выдепения модуля, Таким образом, , управление частотой вращения вентиль- ного электродвигателя осуществляется З 0 в системе подчиненного регулирования по рассогласованию между действительной и заданной частотами вращения, Сигнал с выхода регулятора 20 тока якоря, постугая на один из входов35 системы 6 импульсно-Фазового управления, задает угол о, отпирания вентилей преобразователя 5 частоты относительно напряжения сети, Угол Д, опережения отпирания вентилей преобразователя 5 частоты относите.пьно ЭДС холостого хода якоря задается также системой б импульсно-Фазового управления в Функции сигнала датчика 7 положения ротора, Управление вентильным электродвигателем ведется по закону ,В = согв.ОКомпенсацию реакции якоря в вентильном электродвигателе обеспечивают два независимых контура регулирования токов Фаз 2 и 3 статора, при этом ток в третьей Фазе 4 Формируется как алгебраическая сумма (с обратным знаком) токов в двух других Фазах.Токи в статорных обмотках 2-4 за 55 висят от величины углов управления вентилями анодной и катодной групп выпрямителя 8. Эти углы Формируют каналы 9 системы 6 импульсно-Фазового управления выпрямителя в функции выходных сигналов регуляторов 27 и 28. тока, которыемогут иметь пропорциональную или интегрально-пропорциональную структуру, Регулирование токов фаз статора ведется по рассогла - сованию между действительным и заданным значениями Задающие сигналы для каждого из регуляторов 27 и 28 тока формируются на выходах суммирующих масштабных усилителей 23 и 24 или 33 и 34 как алггбраицеская сумма сигналов задания тока якоря (с выхода блока 14 выделения модуля) и задания начального тока Фаз статора (с выхода задатчика 22 начальных токов фаз статора), Указанные задающие сигналы поступают на входы регуляторов 27 и 28 токов через управляемые ключи (переклюцатели) 25, 26, 35 и 36. Следоватсльно, ток каждой из Фаз статора такие содержит две составляющие, одна из которых постоянна, а другая пропорциональна току якоря, Результирующая МДС статора, равная геометрической сумме сдвинутых друг относительно друга на 120 эл. градусов МДС трех Фаз, очевидно, также содержит две составляющие. постоянную МДС возбуждения, определяемую задатциком 22,изменяющуюся пропорционально амплитуде тока якоря (т.е., амплитуде МДС реакции якоря) МДС компенсации реакции якоря. При этом направления векторов МДС возбуждения и МДС компенсации не совпадают, т,е. они сдвинуты в пространстве друг относительно друга на постоянный угол, величина которого определяется соотношением коэффициентов передачи масштабных операционных усилителей 23 и 24 или 33 и 34Схема обеспечивает возможность оаботы вентильного электродвигателя в реверсивном режиме. При реверсе изменяется полярность выходного сигнала регулятора 13 частоты вращения, при этом происходит изменение логического сигнала на выходе порогового элемента 15. Этот логицеский сигнал подается на В-вход триггера 16. После снижения тока якоря до нуля и появления логической единицы с выхода датчика 1 нулевого тока на синхронизирующем входе П-триггера 16 последний перебрасывается. Бго выходной сигнал поступает в систему 6 импульсно-Фазового управления, обес150818 печивая требуемый порядок подачи управляющих импульсов на тигисторы греобра зова тОля 5 частоты, Пр :зтоПри"вод переходит ь режим рекупергтивного торможения, а затем разгонлетслв другую сторону,Управление переклсчателями 25 и2 о осуществляетсл от выходного сигнала датчика 32 направления зращения.Например. при зращении "Вперед" выходкой сигнал силителл 23 или 33поступает на вход регулятора 7 токаазы 3 статора, а входной сигнал усилителя 24 иги 34 - на вход регуллтооа 28 тока фазы 2 статора, при вращении "Назад", наоборот, выходной сигнал усилителя 3 или 33 поступает навход регулятора 28 тока, а усилителя 2 или 3 - на вход регуллтора 27 20тока, Это позволяет обеспечить одини тот же требуемый закон регулирования ИДС индуктора независимо от нап"равления вращения. В результате обеспечивается компенсация реакции якорл 2,"и по амплитуде и по Фазе в обоих нап-равлениях вращенил.Компенсация противо-ЭДС двигателяпри переходе из двигательного режимав режим рекуперативного торможения 30происходит следующим образом. На входмасштабного усилителя 30 поступаетсигнал обратной связи по частоте вращения с выхода датчика 12 частотывращения, На силовые входы переключателя 29 поступают прямой и инвертированный сигналы с выхода масштабного усилителя 30, Сигнал с выходапереклюцателя 2 з поступает на сумматор 21, гдс а.пгебраицески суммируетсл с выходным напряжением регулятора 20 тока якоря, Благодаря тому чтопереклсцатель 29 управляется логицеским сигналом " выхода 1 в тригге 16,то независимо от направгения вращения,сигнал с выхода переключателя 29 будет больше нупя в двигательном режимеи меньше нуля в оежиме рекуператив"ного торможенил,Управление токами Фаз индукторав двигательном и тормозном реимахЯосуществляется по различным законамблагодаря наличию переклюцателей 35и 36, ,которые управллатсл вь,ходнымсигналом,погического элемента Э(ВИ.ВГЕНТНОСТЬ 37. Значение этого сигна,. 55ла однозначно зависит от режима работы венз ильного электродвигателянапример, логицескал 1" в двигательнол режиме и логической "Ок в режиме рекуперативного торможения) . Поэтому в двигательном режиме на входы регуляторов токов возбуждениявсегда поступает выходной сигнал свыхода суммирующих усилителей 23 и 24,а в режиме рекуперативного торможения - с выхода усилителей 33 и 34,В двигательном режиме длл поддержания устойчивой машинной коммутациипри увеличении тока якоря используются усилители 23 и 24, настройкой которых обеспечивается "доворот" вектора ИДС индуктора против направлениявращения так, чтобы уменьшался уголнагрузки и возрастал угол запаса приинвертировании. Если же вентильныйэлектродвигатель перейдет в режимрекуперативного торможенил, то с помощью усилителей 33 и 34 обеспечитсядругой заксн управления НДС индуктора - вектор МДС будет доворачиваться по направлению вращения,Таким образом, за счет того, чтоуправление "ДС икдуктора в двигательном и тормозном режимах осуществляется по требуемым законам, существенно улучшается использование устаковленной мощности вентильного электродгзигателя, цто повышает массогабаритные показатели вентильного электродвигателя,Формула изобретенияВентильный электродвигатель поавт. св.1415347, .о т л и ц а ющ и й с я тем, что, с целью повышения массогабаритных показателейпутем улучшения использования установленной мощности в режиме рекуперативного торможения, в него дополнительно введень третии и четвертыйсуммирующие масштабные усилители,четвертый и пятый управляемые пере,:лючатели с двумя информационнымив одами и одним выходом каждый и логицеский элемент Э(ВИВАЛЕНТНОСТЬ,.первый и второй входы которого подклюцаны соответственно к выходу датчика направления вращения и к выходуЭ-триггера, а выход логического элемента Э(ВИВИЕНТНОСТЬ подключен кобъединенным управляющим входам четвертого и пятого управляемых переключателей, прицем четвертый управляемыйпереключатель включен по первому входу и выходу между выходом первогосуммирусщего масштабного усилителя иобъединенными первыми входами первого1508 З 18 Составитель Я.ИвановТехред М,Ходанич Редактор Я.Ревин Корректор М.Васильева ФЗаказ 5549/56 Тираж 647 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10 и второго управляемых переключателей,а пятый управляемый переключательвключен по первому входу и выходумежду выходом второго суммирующегомасштабного усилителя и объединеннымивторыми выходами первого и второгоуправляемых переключателей, вторыевходы четвертого и пятого управляемых переключателей подключены соответственно к выходам третьего и цетвертого суммирующих масштабных усилителей, первые входы которых соединеныс выходами задатцика начальных токовфаз статора, а вторые входы объединены и подключены к выходу блока выделения модуля.