Вентильный электродвигатель с токовым регулированием

16778 9/06 51)5 Н ИСА ИЗОБРЕТЕ вой преобразователь 5 частоты управляющих импульсов, ист пульсов токового регулирова триггер 26, логический элемен ния, входы которого подключе счетного триггера 26 и выходу импульсов токового регулиров равления которого подключ логического элемента 37 сра занное выполнение вентил родвигателя позволяет нахождение силовых ключе преобразователя 5 частоты режиме недопустимые интер ни, а также короткие замыкан питания и перегрузку ключей и ния алгоритма их работы. 4 ил ДВИГАТЕЛ ЕМ ектротехнивентильным бретения явВентильный гулированием ну 1, мостоСОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТ 1(56) Авторское свидетельство СЬЬ 1494188, кл, Н 02 К 29/06, 1(54) ВЕНТИЛЬНЪЙ ЭЛЕКТРОС ТОКОВЫМ РЕГУЛИРОВАНИ(57) Изобретение относится к эке, в частности к управляемымэлектродвигателям. Целью изоляется повышение надежностиэлектродвигатель с токовым ресодержит электрическую маши, источник 20 очник 33 имния, счетный т 37 сравнены к выходу источника 33 ания, входупен к выходу внения. Укаьного электисключить й мостового в активном валы времеия источниказ-за наруше5 10 15 Изобретение относится к электротехнике, в частности к управляемым вентильным электродвигателям.Цель изобретения - повышение надежности.На фиг, 1 представлена блок-схема вентильного электродвигателя с токовым регулированием, один из входов логического элемента сравнения которого подключен к прямому выходу счетного триггера; на фиг.2 - блок-схема вентильного электродвигателя с токовым регулированием, один из входов логического элемента сравнения которого подключен к инверсному выходу счетноготриггера; на фиг,3 - принципиальная схема источника импульсов токового регулирования; на фиг. 4 - эпюры напряжений в узлах блок-схемы фиг.1 и 3.Индексы при напряжениях, изображенных на фиг. 4, соответствуют позициям блок-схемы фиг. 1 и 3.Вентильный электродвигатель (фиг. 1) с токовым регулированием содержит электрическую машину 1, фазы 2-4 якорной обмотки которой подключены к выходам мостового преобразователя 5 частоты на полностью управляемых ключах 6 - 11; образующих анодную 12 и катодную 13 группы; основные входы 14 - 19 управления которых подключены к выходам источника 20 управляющих сигналов, первые дополнительные входы анодной группы ключей объединены и образуют вход 21 токового регулирования анодной группы 12 ключей, который подключен к выходу 22 первого логического элемента 23 "Запрет", первый управляющий вход 24 которого подключен к прямому выходу 25 счетного триггера 26, к инверсному выходу 27 которого подключен первый управляющий вход 28 второго логического элемента 29 "Запрет", информационные входы 30, 31 укаэанных логических элементов объединены и подключены к входу 32 источника 33 импульсного токового регулирования и счетному входу 34 счетного триггера 26, информационный вход которого соединен с инверсным его выходом, катодная группа 13 ключей снабжена дополнительными входами, которые объединены и образуют вход 35 токового регулирования катодной группы ключей, к которому подключен выход 36 второго логического элемента 29 "Запрет". Вентильный электродвигатель (фиг. 1, 2) снабжен логическим элементом 37 сравнения, а источник 33 импульсов токового регулирования выполнен с входом 38 управления, подключенным к выходу 39 логического элемента 37 сравнения, первый вход 40 которого подключен к выходу 32 источника 33, а второй 41 - к 20 25 30 35 40 45 50 55 одному из выходов (прямому 25 или инверсному 27) счетного триггера 26, На фиг. 1 вход 41 элемента 37 подключен к прямому выходу 25 триггера 26, а на фиг. 2 - к инверсному выходу 27 указанного триггера.Источник 33 импульсов токового регулирования (фиг. 3) содержит датчики 42 и 43 тока ключей соответственно анодной 12 и катодной 13 групп преобразователя 5, первый 44 и второй 45 пороговые. элементы и управляемый переключатель 46, причем выходы 47 и 48 датчиков тока ключей анодной и катодной групп подключены соответственно к входам 49 и 50 первого 44 и второго 45 пороговых элементов, выходы 51 и 52 которых подключены к первому 53 и второму 54 соответственно информационным входам управляемого переключателя 46, выход и управляющий вход которого являются соответственно выходом 32 и управляющим входом 38 источника 33 импульсного токового регулирования,Логические элементы 37 сравнения могут быть выполнены на базе различных логических схем, например ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - НЕ, сумматор по модулю два. В частности, на фиг, 1 изображен вентильный двигатель с элементом сравнения, выполненным по схеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а на фиг, 2 - по схеме ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ.Логические элементы 23, 29 "Запрет" могут быть выполнены на базе различных логических схем, в частности 2 И - НЕ (фиг. 1, 2),Счетный триггер 26 может быть выполнен как на базе О-триггера, так и на базе цифрового двоичного счетчика с выходом младшего разряда.Злектрическая машина 1 может быть выполнена как синхронной, так и асинхронной, с произвольным числом фаз обмотки якоря. Преобразователь 5 частоты выполняется на полностью управляемых ключах.управление процессом естественной коммутации фаз обмотки якоря может осуществляться по разомкнутой схеме, например, когда источник 20 управляющих сигналов содержит задающий генератор и распределитель импульсов, так и по замкну- той схеме, когда указанныйисточник представляет собой датчик положения ротора.Датчики тока 42 и 43 силовых ключей могут быть любого типа, например резистивные или индуктивные с подмагничиванием, и устанавливаются в общих силовых цепях ключей анодной и катодной групп (фиг, 4).Пороговые элементы 44 и 45 выполняют на основе аналоговых компараторов с поло 1677807жительной обратной связью (фиг. 3), Гистереэис может задаваться также с помощью элементов временной задержки. Уровень срабатывания порогового элемента, а также уровень отпускания порогового элемента с положительной обратной связью задаются.Управляемый переключатель 46 может быть реализован по любой известной схеме и осуществляет при наличии единичного логического сигнала на управляющем входе 38 (фиг. 3) передачу сигнала на свой выход 32 с второго информационного входа 54, а нулевого - с первого информационного входа 53.Вентильный двигатель (фиг. 1) работает следующим образом (поясняется эп юрами напряжений на фиг. 4).Предположим, что в момент времени 1=0 на вентильный двигатель подается силовое напряжение источника питания Оп, По алгоритму управления в анодной и катодной группах ключей замкнуто по Одному, например 6 и 10, ключу. Ток двигателя, пропорциональный напряжениям Оа и 04 з, нарастает на интервале времени 0-т 1. При включении питания счетный триггер 26 устанавливается по прямому выходу 25 в нулевое состояние 025. Пусть пороги срабатывания О,Р.1 (фиг. 4) и отпускания Оот,1 первого порогового элемента 44 оказались установлены несколько выше, чем аналогичные пороги Оср 2 и Оотг второго порогового элемента 45: На интервале времени 0 - т 1 на выходах 51 и 52 пороговых элементов и на выходе 32 управляемого переключателя 46 (фиг, 3) установлены сигналы 051, О 52, 046 нулевого уровня, так как напряжения 042 и Оаз на выходах пороговых элементов ниже порогов срабатыванияОср 1 и Осрг. Нулевые сигналы 025 и Оз 2 обусловливают нулевой сигнал Оз 9 на выходе элемента 37 сравнения. Наличие нулевого сигнала Оза=Оз 9 на управляющем входе 38 источника 33 импульсов обеспечивает передачу сигнала 05 г о превышении током ключей катодной группы порога срабатывания Осрг на выход 32 источника 33 импульсов.В момент времени 11 напряжение 04 в, пропорциональное току двигателя и току ключа 10 катодной группы, достигает напряжения срабатывания Орг второго порогового элемента 45. На его выходе 52 появляется сигнал 05 г единичного уровня. Через управляемый переключатель 46 он поступает на счетный вход 34 триггера 26 и вызывает его переключение в единичное состояние (025). Одновременное изменение уровней сигналов 025 и Оз 2 на входах 40 и 41 не вызывает изменения уровня выходно 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го сигнала Оз 9 на выходе Зч элемента 37 сравнения, Наличие единичного сигнала Од на выходе триггера 26 обусловливает прохождение сигнала Озо на закрытие ключа 6 анодной группы 12. На интервале времени т - сг спадающий ток двигателя 010 замыкается через открытый ключ 10 катодной группы 13 и диод моста обратного тока, На этом же интервале времени ток разрываемого ключа 6 анодной группы 047 быстро спадает до нуля и находится в отключенном состоянии. Управляющее напряжение Оо на ключе равно нулю,В момент времени 12 ток двигателя Оа дОСтИГаЕт ПОрОГа ОтПуСКаНИя Отг ВтОрОГО порогового элемента 45. Пропадает единичный сигнал на выходах источника 33 импульсов и второго порогового элемента 45. Появляется единичный сигнал Озо на выходе схемы 37 сравнения, На интервале времени 12 - й на выход 32 источника 33 импульсов скоммутирован выход 51 первого порогового элемента 44, и импульс отключения от источника питания Оз 2 на интервале времени 1 з-и формируется по току Оч открытого ключа 6 анодной группы, через который спадает ток двигателя при разрыве цепи питания ключом 10 катодной группы Ойдо=-О. Последнее обеспечивается сигналом Огт единичного уровня на инверсном выходе 27 триггера 26,В дальнейшем процесс регулирования тока двигателя происходит описанным образом, причем на интервалах времени О - тг, 14-тв указанное регулирование осуществляется в функции тока катодной группы ключей, который на указанных интервалах времени равен току обмотки якоря двигателя, Спад тока на интервалах времени т 1 - тг, 1 о - сб обеспечивается разрывом ключа 6 анодной группы (напряжение Оо) равно нулю).На интервалах времени 12 - т, Ь - та импульсное токовое регулирование осуществляется в функции тока ключей анодной группы, который на указанных интервалах времени равен току обмотки якоря двигателя. Спад тока на интервалах времени тз - м, тт - тв обеспечивается разрывом ключа 10 катодной группы (напряжение 01 о равно нулю),Таким образом, введение логического элемента сравнения и указанное выполнение источника импульсов токового регулирования позволяют повысить надежность вентильного электродвигателя за счет исключения нахождения силовых ключей в активном режиме недопустимые интервалы времени. Датчики тока такого двигателя дают информацию не только овеличине токания, но и о величине тока силовых ключей анодной и катодной групп, что позволяет исключить короткие замыкания источника питания и перегрузку силовых ключей, вызванную нарушением алгоритма работы ключей в условиях повышенного уровня электромагнитных помех или какого-либо некатастрофического отказа, например обрыва одного канала датчика положения роторэ,формула изобретения Вентильный электродвигатель с токовым регулированием по авт.св. М 1494188, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введен логический элемент сравнения, а источник импульсов токового регулирования снабжен входом управлеЮния, подключенным к вцходу логического элемента сравнения, один из входов которого подключен к выходу источника импульсов токового регулирования, а другой - к одному 5 из выходов счетного триггера, при этом источник импульсов токового регулирования выполнен в виде двух датчиков тока соответственно анодной и катодной групп ключей мостового преобразователя частоты, двух 10 пороговых элементов и управляемого переключателя, причем выходы двух датчиков тока подключены через соответственно первый и второй пороговые элементы к информационным входам управляемого 15 переключателя, выход и вход управлениякоторого являются соответственно выходом и входом управления источника импульсов токового регулирования.1677007 Б у Составитель М. СонРедактор А. Маковская Твехред М.Моргентал Корректор А. Осауленко зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 б Ь Заказ 3120 ВНИИПИ Госуда Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5