Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК А 1 ЯО 151 51)4 Н 02 Р 6/02; Н 29 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юл, Р 38 ко, В,В,Иупрут 2:621.3 2 (088,8ин В,М А., Грид сконтакт ные дьигаостоянными 1975,тока с Энерги ство СССР29/06, 1985. те2 Уб ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Балагуров Ви Лозенко В.К. Бетели постоянногомагнитами- М,:с, 25-28,Авторское свидУ 1107143, кл, Н(57) Изобретение относится к электротехнике, Целью изобретения являетсяповышение точности и расширение диапазона регулирования частоты вращения. Лля этого в вентильный электродвигатель введены дополнительныетранзисторы 24, 25, диоды 26 - 29,связывающие коллекторы этих транзисторов с базами транзисторов 5 - 8коммутатора секций 1 - 4 якорной обмотки синхронной машины. управление1515318 транзисторами осуществляется формирователями 32, 33, напряжение на выходах которых зависит от состоянияблоков задержки 13, 18. Введение укаэанных элементов позволяет изменятьдлительность коммутации секций якорной обмотки обратно пропорциональноизменению частоты, Так при уменьшеИзобретение относится к электротехнике, а именно к вентипьным электродвигателям. 15Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазонарегулирования частоты вращения.На Фиг,1 представлена принципиальная электрическая схема вентильного 20электродвигателя; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие принципработы вентильного электродвигателя,Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину с якорной обмоткой, выполненной в виде двух парсекций 1, 2 и 3, 4 сдвинутых однаотносительно другой в расточке статоГра на угол - эл,град. В каждой паре2 30секции якорной обмотки сдвинуты однаотносительно другой на Т эл,град, Коммутатор синхронной машины выполнен натранзисторах 5 - 8, коллектор каждого из которых подключен к одному выводу соответствующей секции якорной обмотки, Эмиттеры транзисторов 5 - 8объединены и подключены к плюсовомузажиму источника питания 9, с минусовым зажимом которого, соединены другие выводы секций 1 - 4 якорной обмотки синхронной машины, Синхроннаямашина снабжена датчиком 10 положенияее ротора, выходы 11 и 12 которогосоединены с базами соответствующихтранзисторов 5 - 8 коммутатора,1Вентильный электродвигатель содержит также два блока задержки, каждыйиэ которых выполнен в виде двухобмоточного дросселя насыщения с магнитопроводом с прямоугольной петлей гистереэиса и двух транзисторов, Первыйблок задержки выполнен на дросселе 13с обмотками 14 и 15 и транзисторах16 и 17, а второй блок задержки - на55дросселе 18 с обмотками 19 и 20 итранзисторах 21 и 22, К коллекторамтранзисторов 16 и 17, 21 и 22 подключены разноименные выводы обмоток 14 нии частоты вращения увеличиваетсячастота коммутации транзисторов 5 -8 коммутатора секций якорной обмотки. Она в 2 раза будет превышать частоту изменения выходных напряженийдатчика 10 положения ротора синхрон-.ной машины. В результате снижаютсяпульсации частоты вращения. 2 ил. и 15, 19 и 20 соответственно, а базы транзисторов образуют входы блоков задержки, подключенные к соответствующим выходом датчика 1 О положения ротора, Другие выводы обмоток 14 и 15 и 19 и 20 дросселей 13 и 18 объединены между собой и подключены к одному из выходных выводов блока 23 управления величиной задержки,В вентильный электродвигатель вве" дены два дополнительных транзистора 24 и 25, четыре диода 26 - 29, два резистора 30 и 31, два формирователя 32 и 33 импульсов и два делителя напряжения, один из которых выполнен на резисторах 34 и 35, а другой - на резисторах 36 и 37, Коллекторы транзисторов 24 и 25 объединены и через диоды 26 - 29 подключены соответственно к оазам транзисторов 5 - 8 коммутатора. Объединенные эмиттеры дополнительных транзисторов 24 и 25 подключены к эмиттерам транзисторов 5 - 8 коммутатора, база транзистора 24 соединена с выходом формирователя 32 импульсов и через дополнительно введенные резисторы 30 и 38 .с зажимами источника 9 питания, База транзистора 25 соединена с выходом формирователя 33 импульсов и через дополнительно введенные резисторы 31 и 39 плюсовыми зажимами источника 9 питания, Вход формирователя 32 импульсов через делитель напряжения, выполненный на резисторах 34 и 35, подключен к эмиттерам транзисторов 5 и 6 коммутатора и эмиттерам транзисторов 16 и 17 первого блока задержки, Вход формирователя 33 управления через делитель напряжения, выполненный на резисторах 36 и 37, подключен к эмиттерам транзисторов 7 и 8 коммутатора и эмиттерам транзисторов 21 и 22 второго блока задержки.Питание формирователей 32 и 33 импульсов осуществляется от источника 40.Вентильный электродвигатель работает следуюпгим образом.При вращении ротора синхронной машины с частотой у, на выходах датчика 10 действуют раэнополярные прямоугольные напряжения 11 и Бр (фиг,2,р,а, б), сдвинутые относительно другдруга на и/2 эл.рад, и изменяющиесяс периодом Т=21/ м. ПУсть вРемя задержки П Т /4, а в момент времени г.=О напряжение Цр на выходе 11 датчика 10 скачкообразно изменяется с отрицательного значения на положительное, на выходе 12 датчика 1 О напряжение 11 в имеет полярность противоположную полярности напряжения 11 р, т.е, отрицательную, а процесс перемагничивания дросселя18 закончился, Напряжением Бр открывается транзистор 22, а транзистор 21 закрыт, Ток от блока 23 управления протекает по цепи плюсовой зажимблока 23 - обмотка 20 второго дросселя насыщения - транзистор 22 - резистор 37 - минусовый зажим блока 23 управления. Так как процесс перемагничивания второго дросселя закончился, то полное сопротивление его обмотки 20 мало, а указанный ток создает на резисторе 37 падение напряжения, которое через резистор 36 подается на инвертирующий вход Формирователя 33 импульсов, На его выходе имеется положительное напряжение, которое запирает транзистор 25, В моментвремени г.=О напряжением П(Фиг,2) открывается транзистор 16 и закрывается транзистор 17. Начинается перемагничивание первого дросселя 13 насьпцения, в процессе которого ток, протекающий по цепи плюсовой зажимблока 23 управления - обмотка 14 первого дросселя насьпцения - транзистор16 - резистор 34 - минусовый зажим блока 23 управления, очень мал, напряжение на резисторе 34 мало, и положительное напряжение на выходе первого Формирователя 32 также отсутствует, В результате транзистор 24 насьпцен, и выходные токи датчика 10 положения ротора замыкаются по следующим цепям: (+) выхода 11 датчика 1 О - эмиттер-базовый перехоД транзистора 16 резистор 34, змиттер-коллекторный переход транзистора 24 - диод27 - (-) выхода 11 датчика положения ротора; (+) выхода 12 датчика10 20 25 30 3540 45 50 55 10 - баэоэмиттерный переход транзистора 22 - резистор 37 - эмиттер-кол- лекторный переход транзистора 24 диод 28 - (-) выхода 12 датчика 1 О.В результате все силовые транзисторы 5 - 8 заперты и ток в секциях 1 - 4 якорной обмотки синхронной машины отсутствует, По окончании времени (Фиг,2, в) процесс перемагничивания первого дросселя 13 заканчивается,сопротивление его обмотки 14 резко уменьшается, а ток резко возрастает, Напряжение на резисторе 34, а следоватЕльно, и на выходе Формирователя 32 импульсов скачкообразно увеличивается, и транзистор 24 закрывается. Так как транзистор 25 до этого момента был закрыт сигналом с выхода Формирователя 32, то сигнал с выхода датчика 1 О положения ротора проходит на входы силовых транзисторов 5 - 8 (разрываются цепи, шунтирующие управляющие входы этих транзисторов). В управляющих цепях транзисторов 5 - 8 протекают токив и г р (фиг, 2, в,г) в течете времени Сдо момента скачкообразного изменения напряжения (фиг,2, б), Транзисторы 6 и 8 открываются и подключают секции 2 и 4, обмотки якоря синхронной машины к источнику 9 питания. По указанным секциям под действием напряжения источника 9 питания протекает ток, взаимодействие которого с магнитным потоком индуктора (ротора) синхронной машины создает вращающий момент, Ротор синхронной машины поворачивается, и в момент времени с= /2 ы, полярность напряжения 1 т, на втором выходе 12 датчика 10 положения ротора скачкообразно изменяется на указанную в скобках. Транзистор 22 закрывается, а транзистор 21 открывается. Начинается перемагничивание второго дросселя 18, в процессе которого полное сопротивление его обмотки 19 велико, и ток, протекающий в ней, очень мал, Напряжение на резисторе 37, а следовательно, и на выходе формирователя 33 импульсов резко уменьшается, транзистор 21 открывается, замыкая цепи, шунтирующие управляющие входы силовых транзисторов от прохождения сигналов с датчика 10 положения ротора, Силовые транзисторы закрываются, и секции якорной обмотки отключаются от источника 9 питания на время г. перемагничивания второго дросселя 18, Вдальнейшем процессы повторяются аналогично,При изменении частоты вращения под действием возмущающих факторов, например, прн увеличении ее до значения ь.) )со,период изменения напряжений Бр , Ц р уменьшается до значения2 ТТ = - сТ , Так как время задержки 1 ыостается неизменным, то длительность протекания тока в управляющих цепях транзисторов 5 - 8 уменьшается (фиг,2, д, е), т,е, относительная длительность указанных импульсов тока, а следовательно, относительная15 длительность подключения секций 1 4 якорной обмотки синхронной машины к источнику 9 питания изменяется обратно пропорционально частоте вращения.20Так как напряжения Бл и Бо сдвигкуты друг относительно друга на /2 эл,рад., а длительности импульсовформируются всякий раз прип,ф дсмене полярности каждого иэ напряжений 0 в, Б (фиг,2 в, г), то частов 1 в 2та коммутации транзисторов 5 - 8 коммутатора будет в два раза превышать частоту изменения напряжений Б р 1 , Увеличение частоты коммутации транзисторов коммутатора приводит к уменьшению величины пульсаций частоты вращения, особенно при низких частотах вращения (при глубоком регулировании, когдавозрастает), что 35 позволяет расширить диапазон изменения крутизны зависимости относительной длительности выходных импульсов датчика положения ротора от частоты вращения и, естественно, приводит к 40 повышению точнпсти и увеличению диапазона регулирования частоты врашения вентильного электродвигателя,формула изобретения 45Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную электрическую машину с якорной обмоткой, выполненной с п парами секций, сдвинутых между собой на н /и эл,град причем в каж дой паре секции сдвинуты одна относительно другой на й эл.град транзисторный коммутатор, коллектор каждого из которых подключен к одному выводу соответствующей секции, а эмиттеры транзисторов объединены и подключены к плюсовому зажиму источника питания, минусовый зажим которого соединен с вторыми выводами секций якорной обмотки, датчик положения ротора синхронной машины с и выходами, каждый из которых соединен с базами тран:зисторов коммутатора соответствующей пары секций, два блока задержки, каждый из которых выполнен в виде двух- обмоточного дросселя насыщения с магнитопроводом из материала с прямоугольной петлей гистереэиса и двух транзисторов, эмиттеры которых объединены, к коллекТорам транзисторов блока задержки подключены соответственно разноименные выводы обмоток дросселя, а базы транзисторов образуют вход блока задержки, подключенный к одному из выходов датчика положения ротора, другие выводы обмоток дросселей блоков задержки соединены между собой и подключены к одному иэ выходных выводов блока управления величиной задержки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точность и расширения диапазонарегулирования частоты вращения, введены два дополнительных транзистора, четыре диода, четыре резистора, два формирователя прямоугольных импульсов и два делителя напряжения, объединенные коллекторы дополнительных транзисторов через диоды соединены соответственно с базами транзисторов коммутатора, объединенные эмиттеры дополнительных транзисторов подключены к эмиттерам транзисторов коммутатора и второму выходному выводу блока управления величиной задержки, а база каждого дополнительного транзистора соединена с выходом соответствующего формирователя прямоугольных импульсов и через резисторы - с зажимами источника питания, вход каждого формирователя прямоугольных импульсов через соответствующий делитель напряжения соединен с эмиттерами транзисторов коммутатора соответствующей секции и транзис торов соответствующего блока задержки.1515318 Составитель А,ГоловченкоРедактор Л.Веселовская Техред А,Кравчук Корректор М. Ыарош аказ 6291/54 Тирам 5 Подпис сударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 агарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород 4 О