Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 2 К 29/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕН ДВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ довательно к цепи выпрямленного то,ка, два вспомогательных тиристора, включенных между выходами выпрямителя и нулевой точкой обмотки синхронной машины, блок регулирования и блок импульсно-фазового управления выпрямителем, блок управления принудительной коммутацией, входы которого подсоединены к датчику положения ротора и датчику нуля тока, а выход - на вход блока импульсно-фазо.- вого управления выпрямителя и на управляющие электроды вспомогательных тиристоров, о т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов, введены нуль-орган и измерительная обмотка а сглаживающего дросселя, подключенная на вход нуль-органа, блок управления принудительной коммутацией снабжен дополнительным входом, соединенным с выходом нуль-органа.й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) О,А,Серков и В.ф.Шепелин (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестрое,ния(53) 621. 313,13.011.2".621,382(088,8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР й 692015 кл. Н 02 К 29/04 1977,2, Авторское свидетельство СССР по заявке У 3225137/2-07кл. Н 02 К 29/00, 1981.(Я)(57) ВЕНТИЛЬНЮЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий синхронную машину, якорные ббмотки которой подключены к источнику. переменного напряжения с помощью зависимого преобразователя частоты со сглаживающим дросселем, обмотки которого подключены после,8 О 10325551 10Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемому электроприводу с вентильными элентродвигателями,Известен вентильный электродвигатель, в котором для расширения диапазона регулирования скорости вращения дополнительно введено устройст во регулирования . длительности шун. тирования дросселя, один вход которого подклюцен к датцику нуля выпрямленного напряжения 1 1,Недостатком данного вентильного электродвигателя является необходимость пРименения,в датчике нуля выпрямленного напряжения, подклюценно.го на заменимы силового выпрямителя,гальванической развязки на магнитных или оптронных элементах) входных и выходных цепей, Кроме того,конденсаторы и сопротивления В-Сцепочек в вентильном двигателе,должны выбираться иэ условий налиция на выходе логицеских элементовИЛИ сигнала, длительность которогобольше длительности межкоммутационного интервала тиристоров выпрямителя (3-5 мс) и В-С цепочки полуцаются громоздкими, Все это увеличивает массу и габариты вентильного двигателя,Наиболее близким по техницескойсущности и достигаемому результатупредлагаемому является вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину, якорные обмотки которой подклюцены к источнику переменного напряжения с помощью зависимого преобразователя частоты со сглаживающим двухобмотоцным дросселем, два вспомогательных тиристора,подсоединенных между выходами выпрямителя и нулевой тоцкой синхронной машины, блок регулирования и блок импульсно-фазового управления выпрямителем блок управления принудительной коммутацией, входы которого подсоединены к датцику положенияротора и датчику нуля тока, а вь 1 ходна вход блока импульсно-фазового управления выпрямщтеля и на управляющие электроды вспомогательных тиристоров 21.Недостатком известного вентиль- ного электродвигателя являетея то, цто при скоростях ротора, знацотельно отлицных от нуля, происходит рост противо-ЗДС двигателя и, следователь но, смещение в сторону оперенения5 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 точки равенства нулю разности мгновенных энацений противо-ЗДС двигателя и выпрямленного напряжения сети,а значит, и смещение точки нацаласпада тока в звене постоянного токапреобразователя и фазе двигателя, вы.ходящей иэ работы, Зто приводит кненужной задержке начала коммутациитока фаз и потере момента двигателя из-за увеличения угла сдвига между первыми гармониками ЗДС и токафаэ двигателя, Увеличение тока длякомпенсации снижения момента двигателя увеличивает потери, цто в конец.ном итоге увеличивает его массу игабариты вентильного электродвигателя в целом.Цель изобретения - снижение мл:сы и габаритов вентильного электродвигателя путем уменьшения колебанийугла сдвига между первыми гармониками тока и ЗДС фаз двигателя.Указанная цель достигается тем,что в вентильном электродвигателе,содержащем синхронную машину, якорные обмотки которой подключены кисточнику переменного напряжения с,помощью зависимого преобразователячастоты со сглаживающим дросселем,обмотки которого подклюцены последовательно к цепи выпрямленного тока,два вспомогательных тиристора, подсоединенных между выходами выпрямителяи нулевой точкой синхронной машины,блок регулирования и блок импульснофазового управления выпрямителем,блок управления принудительной ком"мутацией, входы которого подсоединены к датцику положения ротора и.датцику нуля тока, а выход - навход блока импульсно-фазового управ"ления выпрямителя и на дуправляющиеэлектроды вспомогательных тиристоров,введены нуль-орган и измерительнаяобмотка сглаживающего дросселя,подклюценная на вход нуль-органа,блок управления принудительной коммутацией снабжен дополнительнымвходом, соединенным с выходом нульоргана.На фиг, 1 изображена схема вентильного электродвигателя; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие егоработу,Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, якорныеобмотки которой подключены к источнику переменного напряжения с помо.щью зависимого преобразователя 225 35 4 О 45 ЗО55 3 1частоты со сглаживающим дросселем3 два вспомогательных тиристорач и 5, подсоединенных между выходами выпрямителя 6 и нулевой точкой синхронной машины 1, блок 7регулирования и блок 8 импульснофазового управления выпрямителем,Блок 9 управления принудительнойкоммутацией, входы которого подсоединены к датчику 10 положения ротора и датчику 11 нуля тока, а выход на вход блока 8 импульсно-фазового управления выпрямителя 6и на управляющие электроды вспомогательных тиристоров 4 5 нуль-орган 12 и измерительная обмотка 3сглаживающего дросселя 3, подключенная на вход нуль-органа 12,выход которого соединен со. входомблока 9 управления принудительной коммутацией. Преобразователь 2Тчастоты имеет также инверюр 1 натиристорах.Блок 9 управления принудительной коммутацией содержит управляемый ключ 15, вход которого подключен на выход устройства 16 для регулирования длительности шунтирования, состоящего из статическоготриггера 17 и логического элемен"та 18 И-.НЕ логический элемент19 И-НЕ, включенный между входомустройства 16 для регулирования дли"тельности шунтирования и выходамистатических триггеров 20 и 21, первые входы которых соединень 1 с датчиком 10 положения ротора черезустройства 22 и 23 дифференцирования и логического суммированияфронтов сигналов с датчика 10 положения ротора, а вторые входы объединены и соединены с дачиком 11 нуля тока, схемы 2 и. 25 совпадения,включенные между управляющими электродами вспомогательных тиристоров4 и 5 и выход устройства 16 для ре"гулирования длительности шунтирова"ния. Имеется также датчик 26 скорости, выход которого подсоединенна вход блока 7 регулирования выпрямителя 6,Устройство работает следующим об-разом.В исходном состоянии схемы, когда напряжение управляющего источни"ка О равно нулю, углы управления3тиристорами вь 1 прямителя 6 состав-.ляют например, 160 эл,град. Вы 0325554 прямленныи ток равен нулю роторсинхронной машины 1 неподвижен, сигнал на выходе датчика 11 нуля токаравен логическому нулю, В этом случае с выхода датчика 10 положенияротора снимаются два постоянных сигнала, которые подаются на управляющие электроды тиристора, Постоянный сигнал с датчика 1,0 положения р ротора не проходит через устройствадифференцирования и логического суммирования 22, 23 и на их выходе присутствует логическая единица, которая не влияет на состояние стати" 15 цеских триггеров 20 и 21, выполненных на транзисторах и-р-и проводимости, Нулевым сигналом с датчика11 нуля тока статические триггеры20 и 21 переводятся в состояние, когда на их выходах появляются логические единицы, которые подаютсяна вход логического элемента. 18 ИНЕ, На выходе логического элемента 19 И-НЕ появляется логическийнуль, который переключает статический триггер 17 в состояние, когдана его выходе сигнал отсутствует логический нуль. Тиристоры Й и 5закрыты, управляемый ключ 15 на тран 30зисторе также закрыт,При подаче управляющего напряжения с источника О на вход блока7 регулирования выпрямителя напряжение на его выходе растет, углыуправления тиристорами выпрямителя.становятся меньше 90 эл, град, наего выходе появляется напряжение ипо двум секциям якорной обмотки синхронной машины 1, подключенной к выпрямителю 6 двумя открытыми тиристорами инвертора 1 ч начинает протекать ток, создавая вращающий момент. Ротор синхронной машины поворачивается и при определенном егоположении на одном из выходных зажимов датчика 10 положения ротора сигнал исчезает,. а на другом появляется. При этом появляющийся сигнал с датчика 10 положения ротора проходит через устройство 22 (или 23) дифференцирования и логического суммирования фронтов сигналов с датчика положения ротора на вход статического триггера 20 (на его входе появляется логический нуль), статический триггер 20 переключается, на входе логического элемента 19 И-НЕ появляется логический нуль а на ее вы 103255510 20 25 Зо 35 ходе - логическая единица. В момент появления логической единицы с логи" ческого элемента 19 И-НЕ в случае наличия логической единицы на выходе нуль-органа 12 (появляется, когда мгновенное значение противо-ЭДС инвертора 14 становится больше мгно" венного значения ЭДС выпрямителя б и ток в силовых обмотках сглаживающего дросселя 3 начинает уменьшаться), на выходе логического элемента 18:И-НЕ появляется логический нуль, который переключает статическийтриггер 17.При переключении статическоготриггера 17 сигналом с него уп" раВляемый ключ 15 на транзисторе открывается и вход блока 8 импульсно"фазового управления выпрямителя 6 шунтируется, Углы управления тиристорами;выпрямления устанавли-" ваются равными 160 эл.град, и на" пряжение сети оказывается включенным встречно направлению тока выпрямителя, Одновременно через логическую схему 24 совпадения откры" вается тиристор 4 и ток секции якор" ной обмотки, выходящей из работы, начинает резко уменьшатьсй, Ток в секции якорной обмотки, остающейся в работе, в это время протекает через тиристор 4 и полуобмотку дросселя 3, несколько увеличиваясь за счет электромагнитной энергии другой полуобмотки, ток в ко" торой спадает до нуля.После снижения тока выходящей из работы секции якорной обмотки до нуля и закрытия тиристора и инвертора 14 статический триггер 20 сиг" налом с датчика 11 нуля тока переключается в исходное состояние, когода на его выходе логическая единица, на вь 1 ходе логического элемента19 И"НЕ появляется логическйй нульи триггер 17 также переключаетсяв исходное состояние, когда на выходе его сигнал отсутствует, управляемый ключ 15 на транзисторе закрывается и сигнал с управляющего электрода тиристора 4 снимается, Приэтом вход блока 8 импульсно-фазового управления выпрямителя 6 расшунтируется, углы управления тиристорами выпрямителя становятся меньше 90 эл.град. и на выходе выпрямителя 6 появляется положительноенапряжение, под действием котороготок вступающей в работу секции якорной обмотки нарастает до номинального значения, После выравниваниятоков в силовых полуобмотках дросселя 3 тиристор 4 закрывается,Таким образом, сигнал на выходеустройства 16 для регулирования длительности шунтирования на открытиевспомогательного тиристора и на начало коммутации появляется в моментвозникновения условий для уменьшения тока в цепи его протекания ввентильном электродвигателе, что наступает раньше момента перехода синусоиды выпрямленного напряжениячерез нуль Это позволяет устранитьдополнительные колебания угла сдвига первых гармоник тока фаз и ЭДСфаз синхронной машины, снизить потери, а значит, уменьшить массу и габариты вентильного электровигателяв целом, 1032555антало Составитель Техред В,Да р В,Пили Тираж 687Государственного комит лам изобретений и откр осква, Ж, Раушская 7/58 Ц/ ППП "Патент"ил ВНИИП по. 3035