Трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезисного двигателя

(19) (11) 3(51) Н 0 2 Р 7 / 36 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) А,С. Калинин и С,Н. Солнцев (53) 621.316718. 5 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР В 773871., кл. Н 02 М 7/537, 1980.2. Тарасов В,Н. Миниатюризация устройств перевозбуждения гистерезисных электродвигателей. Труды МЭИ, "Электромеханика гироскопа", вып. 291, 1976.(54)(57) 1. ТРЕХФАЗНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ ГИСТЕРЕ".ЗИСНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий мостовой инвертор, в первой фазе которогопоследовательно с первьач транзисто- .ром включен дополнительный диод, апоследовательно с возвратньпа диодом .этого же транзистора включен вспомо.гательный транзистор, электронныйпереключатель, управляющий вхбдкоторого соединен с выходом схемыдозирования параметров импульса перевозбуждения, накопительный конденсатор, у которого первая обкладкаподключена к выходу первой Фазымостового инвертора, а вторая -.квыходу зарядной цепочки, составленной из последовательно соединенныхдиода и резистора, и к первому силовому электроду электронного переключателя, блок управления инвертором, выходы которого связаны с управляющими электродами транзисторовинвертора и с входом схе)ы дозирования параметров импульса перевозбуждения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и технологичности устройства .путем устранения высокопотенциальных перепадов между выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения и управляющим входом .электронного переключателя, в него введены два логических элемента И и логический элемент НЕ, причем вход зарядной цепочки соединен.с вторым Фазньаа выходом мостового инвертора, второй силовой электрод электронного переключателя соединен с общей шиной питания мостового инвертора, а управляющие входы второго транзистора в первой фазе мостового иивертора и противополож- Е ного ему транзистора во второй Фазе этогоинвертора соединены с соответствующими выходами блока управления через первый и второй логические элементы И, причем первые входы их соединены с соответствующими выходами блока управления, а вторые через логический элемент НЕ - с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения.2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что во второй Фазе, мостового инвертера последовательно с транзистором, .противоположным транзистору с последовательно включенным диодом первой фазы, включен второй дополнительный диод, непосредственно соединенный с выводом Фазного выхода мостового ,инвертора, общая же точка силового транзистора и дополнйтельного диода соединена с входом зарядной цепочки.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованопри построении источников электропитания гистерезисных электродвигателей.Известен трехфазный преобраэователь напряжения для питания гистерезисного двигателя, содержащийвыходной усилитель, выполненный в. виде мостового инвертора напряжения,управляющие входы которого соедииены с распределителем импульсов,синхронизованпым задающим генератором, импульсный источник постоянноготока с блоком управления, подсоединенный через управляемый ключ 15параллельно двум выходам инвертора,и разъединительный ключ, а такжелогические элементы.НЕ и И, причемразъединительный ключ включен последовательно в цепь питания инвертора, по крайней мере один логический элементИ включен между однимвыходом распределителя и управляю-щим входом плеча инвертора, соответствующий выход которого соединенс одним из полюсов импульсного источника постоянного тока, а выход блока управления импульсного источникасоединен через логический элементНЕ с другим входом логического элемента И 13,Недостатком такого преобразователя является наличие "подвешенного"т.е, не имеющего общего вывода на"общую массу", импульсного источникапостоянного тока, .что существеннозатрудняет управление электроннымиключами этого источника.Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь напряжениядля питания 40гистерезисного двигателя, содержащий мостовой инвертор, в первойфазе которого последовательно спервым силовым транзистором включендополнительно диод, а последовательно с возвратным диодом этого жетранзистора включен транзистор,чэлектронный переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом схемы дозирования параметровимпульса перевозбуждения, накопительный конденсатор, у которого первая обкладка подключена к выходупервой фазы мостового инвертора,а вторая - к выходу зарядной цейочкисоставленной из последовательно соединенных диода и резистора, и к первому силовому электроду электронного переключателя, блок управленияинвертором, выходы которого связаныс управляющими электродами транзисторов инвертора и с входом схемыдозирования параметров импульса перевозбуждения Г 23.Недостатком этого преобразователяявляется также сложность управления65 одним из электронных. переключателей что усложняет схему преобразователя и снижает ее надежность и технологичность.Цель изобретения - повышение надежности и технологичности схемы преобразователя напряжения для питания гистерезисного двигателя путем устранения высокопотенциальных перепадов между выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения и управляющим входом электрон кого переключателя.Поставленная цель достигается тем, что в трехфазный преобразователь напряжения для питания гистерезиского двигателя, содержащий мостовой инвертор, в первой Фазе которого последовательно с первым силовым транзистором включен дополнительный диод, а последовательно с возвратным диодом этого же транзистора включен вспомогательный транзистор, электронный переключатель, управляющий,вход которого соединен с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, накопительный конденсатор, у которого первая обкладка подключена к выходу первой Фазы мостового инвертора, а вторая - к выходу зарядной цепочки, составлен. ной из последовательно соединенных диода и резистора, и к первому силовому электроду электронногр переключателя, блок управления инвертором, выходы которогосвязаныс управляющими электродами транзисторов инвертора и с входом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения, введены два логических элемента И и логический элемент НЕ, при этом вход зарядной цепочки соединен с вто. рым фазным выходом мостового инвертора, второй силовой электрод электронного переключателя соединен с общей шиной питания мостового инвертора, а управляющие входы, второго транзистора в первой Фазе мостового инвертора и противоположного ему транзистора во второй Фазе этого инвертора соединены с соответствующими выходами блока управления через первый и второй логические элементы И, причем первые входы их соединены с соответствующими выходами блока управления, а вторые через логический элемент НЕ - с выходом схемы дозирования параметров импульса перевозбуждения.Во второй фазе мостового инвертора последовательно с транзистором, противоположным транзистору с последовательно включенным диодом первой фазы, включен второй дополнитель ный диод, непосредственно соединенный с выводом Фазного выхода мостового инвертора, общая же точка силового транзистора и дополнительногодиода соединена с входом зарядной це.почки,На фиг. 1 приведена схема трехфазного преобразователя напряжениядля питания гистерезисного двигате-ля, на Фиг. 2 - выполнение блокауправления; на фиг. 3 - временныедиаграммы.Трехфазный преобразователь напряжения для питания гистереэисногодвигателя содержит мостовой инвертор 1, выполненный на попарно последовательно включенных силовых транзисторах 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 свозвратными диодами 8 и 9, 10 и 11,.12 и 13 между полюсами источника 15постоянного тока, средние точкикаждой пары которых являются выходными выводами 14, 15 и 16 соответственно первой, второй и третьей Фаэ;Последовательно с силовым транзисОтором 3 первой фазы моста включендополнительный диод 17, а последовательно возвратному диоду 9 тогоже транзистора. 3 включен вспомогательный транзистор 18. Вход зарядной .25цепочки 19 соединен с выходным выводом 15 второй Фазы. Накопительныйконденсатор 20 первой обкладкойподключен к выходному выводу 14 первой фазы мостового инвертора 1,а второй - к выходу зарядной цепочки 19. Общая точка соединения накопи.тельного конденсатора 20 и выходазарядной цепочки 19 через электронный переключатель 21 соединена собщей шиной питания мостового ин 35вертора 1. Управляющие входы силовых 2-7 и вспомогательного 18 транзисторов мостового инвертора 1 связаны с соответствующими выходами блока управления 22, причем для тран Оэисторов 2 и 5 эта связь осуществляется через логические элементыИ 23 и 24, вторые входы которыхчерез логический элемент НЕ 25соединен с выходом схемы доэирования параметров импульса перевозбуждения 26, с которым также соединен управляющий вход электронногопереключателя 21 Схема управления вспомогатель- ным транзистором 18 включает в себя два базовых резистора, один из которых 27 установлен между базой и эмиттером транзистора 18, а другой базовый резистор 28 соединяет базу . того же транзистора 18 с полюсом вспомогательного источника питания ф через транзистор 29. Управляющий же вход транзистора 29 связан с тем же выходом блока управления 22, что и 60 управляющий вход транзистора 4 во второй Фазе инвертора 1,Второй дополнительный диод 30может быть включен во вторую фазу 5 инвертора последовательно с транзистором 4.Двигатель 31 подключен к выходным выводам 14, 15 и 16 инвертора.Схема блока управления 22 фиг. 21 состоит из последовательно включенных генератора стабильной частоты 32, делителя частоты 33 и распределителя импульсов 35, выполненного на трех ДК-триггерах 36-38, включенных по кольцевой схеме,Схема дозирования параметров импульса перевозбуждения 26 состоит иэ последовательно включенных делителя частоты 34, вход которого связан с соответствующим выходом распределителя импульсов 35, и элемента формирования временных интервалов 39.Трехфазный преобразователь работает следующим образом.Управляющие сигналы.с выхода блока управления 22 осуществляют ком. мутацию транзисторов 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7 мостового инвертора 1. Они сдвинуты по фазе на 120 ф, благодаря чему на выходе мостового инвертора 1 (выходные выводы 14-16) Формируется трехфазное переменное напряжение прямоугольное по форме с "пауэойф в 60 ффиг. 31. Замыкание цепи реактивных токов нагрузки обеспечивается возвратными диодами 8-13 и,вспомогательным транзистором 18, включенным одновременно с силового транзистора 4. Необходимая длительность управляющего сигнала на включение вспомогательного транзистора 18 определяется возможным значением реактивного тока нагрузки и всегда меньше одной полуволны, питающего напряжения.В процессе работы мостового инвертора 1 через зарядную цепочку 19 импульсами, напряжения с амплитудой и частотой выходного напряжения мостового инвертора 1 периодически, частотой питания гнромотров,происходит заряд конденсатора 20 через силовые транзисторы 3 и 4.1Схема дозирования параметров импульса перевозбуждения 26 имеет на входе делитель частоты 34, вход которого подключен к одному из выходов блока управления 22. Благодаряэтому частота импульса перевозбуждения нике основной частоты питания гиромоторов и определяется емкостью счетчика делителя частоты 34. Фаза же импульса перевозбуждения в основном определяется местом подключения входа делителя частоты 34. Окончательная подстройка фазы, а также формирование временного интервала, соответствующего длительности импульса перевозбуждения, производится элементом Формирования временных ин1067582 1 тервалов 39, что может быть.обеспечено как на спусковых схемах, так и на обычных логических схемах, При этом в последнем случае должна быть связь с более высокочастотным выходом делителя 33 дополнительного входа элемента 39.Сформированный таким образом импульс напряжения в элементе Формирователя временных интервалов 39 приводит к включению электронного пере ключателя 21 и в то же время через логические элементы 23 и 24 к запиранию силовых транзисторов 2 и 5 мостового инвертора 1,. Благодаря этому обмотки двигателя 1 гиромотора 31 15 между выходными выводами 16 и 14 инвертора 1 оказываются под суммарным напряжением от источника питания мостового инвертора 1 и накопленной электрической энергии в конден-. 20 саторе 20, которая может достигать значения упомянутого источника.Возможное эаьыкание реактивного тока нагрузки в момент Формирования импульса перевозбуждения во второй, 25 Фазе вывод 15 зарядной цепочки 19 может быть устранено вторым дополнительным диодом ЗО, установленным последовательно с силовым транзистором 4 в той же фазе,З 0Таким образом, обеспечение стаби. лизации электромеханических характеристик гистерезиснрго электродвигателя и повышение энергетическихпоказателей обеспечивается болеепростыми средствами, исключающимииз схемы устройства такие элементыкак трансформаторы напряжений, а вуправлении электронными переключателями не требуется гальваническойразвязки, кроме того, отсутствуютвысокие потенциальные перепады напряжений между сигналами управленияи входами электронных переключателей, что упрощает схему управления.Установленные же дополнительные дио.ды последовательно силовым транзисторам незначительно снижают КПДмостового инвертора. Однако благодаря их включению силовые транзисторы, последовательно с которымивключены эти дополнительные диоды,надежно защищены от инверсного ихвключения, характерного для работымостовых инверторов с нагрузкойиндуктивно-активного. характера, чтоявляется положительным фактором ив какой-то степени компенсирует снижения ЕПД. Отсутствие высокопотейциальных перепадов между выходомсхемы дозирования параметров импульса перевозбуждения и управляющимвходом электронного переключателяповышает надежность и упрощает изготовление.еееаеа тная р М.Днями. аеееееееанЬ 1225/56 тавитель В.тарасоведе.легеэаЕееееаеааеаеееаееееи 671,осударственного,комнэм иэобретений й отМосква, 3-35, РаушсееееаШЗП "Ватентф, г. Уиг Хоиищтор и,а ее ееПоди исноетета ЖСУрытийая наб., д. 4ааеееРод уй. Врое