Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХРЕСПУБЛИН 091 О 4( 02 К 29/ ОПИСАН н стии при анных оники 88. 8) тиль- двигао СССР1980,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Научно-исследовательскийтут автоматики и электромеханиТомском институте автоматизиросистем управления и радиоэлект(56) 1. Аракелян А.К. и др. Веный электропривод с синхроннымтелем и зависимым иивертором.М., "Энергия", 1977, с. 23-282, Авторское свидетельствВ 995216, кл. Н 02 К 29/00,(57) 1. ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАсодержащий Р-полюсный ротор,ор с расположенной на нем обмотякоря, секции которой подключены к нреобразователю частоты, содержащему выпрямитель, управляющие цепи которого подключены к выходу блока импульсно-Фазового управления выпрямителем, инвертор и блок импульсно-Фазового управления инвертором, а также блок регулирования, входы которого подключены к выходам тахогенератора и импульсного датчика положения ротора, а выходы - к первым входам блоков регулирования выпрямленного тока и импульсно-фазового управления инвертором, второй вход блока регулирования выпрямленного тока подключен к выходу датчика постоянного тока, а его выход - к входу блока импульсно- Фазового управления вынрямнтелем,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей за счет приближения форМю фазного тока к Форме фазной ЭДС, введены П управляемых вентильных мостов,. которые включены между собой и управляемым мостом инвертора токапараллельно по цепи постоянного тока через дрполнительно введенные уравни тельные реакторы, а но цепи переменного тока - непосредственно, а также коммутатор, включенный между управляющими цепями инвертора и блоком импульсно-фазового управления инвертором, при этом второй вход блока импульсно-фазового управления инвер-тором подключен к выходу датчика постоянного тока.2, Электродвигатель по п,1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что блок управления инвертором снабжен П + 1 фазосдвигающими узлами и и сумматорами, объединенные первые входы которых и вход одного из фазосдвигаю" щих узлов образуют первый вход блока . импульсно-Фазового управления инвертором, объединенные вторые входы сумматоров образуют второй вход блока импульсно-фазового управления инвертором, третьи входы сумматоров также объединены и предназначены для подключения к источнику опорного напряжения, а ыходы сумматоров подключены к входам фазосдвигающих узлов, выходы которых образуют выход блока импульсно-фазового управленияинвертором.36267 Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям для регулируемого злектропривода, и может найти применение вэлектроприводах металлорежущих станков и других механизмов.Известен вентильный двигатель,содержащий ротор, якорь с обмоткой,секции которой подключены через инвертор к источнику регулируемого 1 Онапряжений, а также датчик положенияротора, подключенный к блоку регулирования Ц.Недостатком устройства являютсянизкие энергетические показатели изза несовпадения Формы Фазиого тока иформы ЗДС,Наиболее близким к изобретению по-технической сущности является вентильный электродвигатель, содержащий 20Р-полюсный ротор, статор с расположенной на нем обмоткой якоря, секциикоторой подключены к преобразователючастоты, содержащему выпрямитель,управляющие цепи которого подключены 25к выходу блока импульсно-Фазовогоуправления выпрямителем, инвертор иблок импульсно-фазового управленияинвертором; а также блок регулирова-ния, входы которого подключены к выходам тахогенератора и импульсногодатчика положения ротора, а выходык первым входам блоков регулированиявыпрямленного тока и импульсно-фазоВого управления инверторОМ ВторойВход блока регулирования выпрямлен"фного токе подключен к выходу датчикапостоянного тока,а его выход - к входу блока импульсйо-Фазового управления выпрямителем 2,40Недостатком известного вентильного двигателя является высокий уровень высших гармоник в токе якорявентильного двигателя, которые выэьг.вают пульсации. электромагнитного момента в дополнительные потери в роторе электрической машины, что снижаетэнергетические показатели и срокслужбы двигателя, особенно мощного,а также ограничивает его применение 5 Одля механизмов, требующих широкогодиапазона регулированйя скоростивращения. 2Поставленная ц иь достигается тем, что в вентнльный двн"атель, содержащий Р-полюсный ротор статор с расположенной на нем обиоткой якори, секции которой подключены к преобразователю частоты, содержащему выпрямитель, управляющие цепи которого подключены к выходу блока импульсно- Фазового управления выпрямителем, инвертар и блок импульсно-Фазового управления инверторогл, а также блок регулирования, входы которого подключены к выходам тахогенератора и импульсного датчика положения ротора, а выходы - к первым входам блоков регулирования выпрямленного тока и . импульсно-Фазового управления инвертором, второй вход блока регулироваония выпрямленного тока подключен к выходу датчика псстоинного тока, а его выход - к входу блока импульсноФаэового управления выпрямителем, введены г управляемых вентильных мостов, которые включены между собой и управляемым мостом инвертора тока параллельно по цепи постоянного тока через дополнительно введенные уравнительные реакторы, а по цепи переменного тока - непосредственно, а также коммутатор включенный между управляющими цепями инвертора и блоком импульсно-Фазового управления инвертором, при этом второй вход блока импульсно-Фазового управления иивертором подключен к вьгходу датчика постоянного тока.Кроме того, блок управления инвертором снабжен и + 1 Фазосднигающими узлами и Ь сумматорами, объединенные первые входы которых и вход одного из Фазосдвигающнх узлов образуют первый вход блока импульсно-Фазового управления ннвертором, объединенные вторые входы сумматоров образуют второй вход блока импульсно".Фазового управления инвертором, третьи входы сумматоров также объединены и предна-значены для подключения к источнику опорного напряжения, а выходы сумматоров подключены к входам Фазосдвигающих узлов, выходы которых образуют выход блока импульсно-Фазового управления ннвертором.Цель изобретения - повьппение энер 55 гетических показателей эа счет приближения Формы Фазного тока к Форме Фаэной ЭДС,На Фиг. изображена Функциональная схема вентильного двигателя; на фиг.2 - диаграммы работы основных функциональных узлов двигателя.3 1136Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1, якорная обмотка которой подключена к инвертору 2 тока, а обмотка возбужденияк возбудителг 3, выпрямитель 4 с датчиком 5 выпрямленного тока и сглаживающим дросселем 6, подключенным к инвертору 2, блок 7 регулирования, подключенный первым выходом к первому входу регулятора 8 тока, второй 10 вход которога подключен к датчику 5 выпрямленного тока, а выход - к входу блока 9 импульсно-Фазового управления выпрямителем, блок О импульсно-фазового управления инвертором 15 с фазосдвигающими узлами 1 и 12 и сумматором 13, первый вход которого, объединенный с входом Фазосдвигающего узла 11, образуют первый вход блока 10 импульсно-фазового управле- уа ния инвертором, подключений к второму выходу блока 7 регулирования, второй вход сумматора 13 образует второй вход блока 10 импульсно-Фазового управления инвертором, подклю" 25 ченный к выходу датчика 5 настоянного тока, а выход сумматора 13 подключен к входу фаэосдвигающего узла, 12, выход которого и выход Фаэосдвигающега узла 11 образуют выход зО блока 1 О импульсно-фазового управления инвертором, подключенный к входу коммутатора 14, выход которого, в свою очередь, подключен к управляющим цепям инвертара 2, а также теха- З генератор 15 и импульсный датчик б положения ротора, связанные с валам синхронной машины 1 и подключенные соответственно к второму и третьему входам блока 7 регулирования.40Инвертор собран на управляемых вентилях 17 - 28 и подключен к цепи питания через уравнительные реакторы 29 и 30.На фиг,2 обозначены кривые 31 фазных ЭДС синхронной машины 1, токи; 32,протекающие через вентили 17 22, токи 33 протекающие через вентили 23 - 28, кривая 34 тока в Фазе А синхронной машины, углы 312 5 О опережения включения вентилями ин, вертора, углы2 коммутациивентилей 7 - 28, включаемых с углами опережения включения 1 соответственна, временной сдвиг Ь(3 между на" 55 чалами проводящего сотояния вентилей инвертора , подключенных к одной:. фазе. 267 4 Коммутатор может быть выполнен по одной иэ известных схем, а сумматорна основе операционного усилителя,Вентильный электродвигатель работает следующим образом.В исходном положении напряжение подведено к выпрямителю 4 преобразователя частоты и возбудителю 3, угол /3 опережения управления инвертором 2 не равен нулю, сигналы управления 1 - задающее напряжение органа управления вентнльным двигателем и 0 - напряжение управления возбудителем отсутствуют, синхронная машина 1 стоит. Величина угла, отсчитываемого относительно точки пересечения линейных ЭДС холостого хода, ус" танавливается достаточной для обеспечения коммутации вентилей инвертора.При поступлении сигналом 0 н Ц 8, от органа управления на входы блока 7, регулирования и возбудителя 3 Формируется команда на пуск синхронной машины . Прн этом с первого выхода блока 7 регулирования через блок 8 регулирования тока и блок 9 импульсно-Фазового управления выпрямителем поступает сигнал на открытие вентилей выпрямителя 4, а с второго выхода блока 7 регулирования через блокО импульсно-Фазогэго управления ннвертарам н коммутатор 14 поступает сигнэл на открытие вентилей инвертара 2.Возбужденный ротор синхронной машины 1 начинает разворачиваться. Послеповорота синхронной машины 1 на тактовый шаг (60.эл.град,) по сигнапуимпульсного датчика 16 положения ротора, поступающему на вход блока 7 регулирования, блок 7 регулированияпроизводит операцию па искусственнойкоммутации вентилей инвертора 2 путем кратковременного перевода выпрямителя 4 в режим инвертирования.Последующие такты коммутации вентилей инвертора 2 при работе синхронной машины 1 в днапазбне частот О 01 номинальной) производятся, аналоффгичным образом пс камаьдам, поступающим от датчика 16 положения ротора. При достижении синхронной машиной 1 частоты вращения , синхронной по сигналу тахогенератора 15, поступающему на один из входов блока 7 регулирования, блок 7 регулирования пе-. реводит инвертор 2 в режим естественной коммутации,7 1 а), потери в якорной обмотке умень-, шаются всеГо в 1,2-1,3 раза.Уравнительные реакторы обеспечивают не только нормальную работу инвертора с заданным алгоритмом переключения вентилей, но и выполняют 6роль сглазивающнх фильтров, уменьша 1 ощих пулЬсации входного тока инвер тора и, тем самым, способствующих уменьшению добавочных потерь, Кроме того, установленная мощность уравни тельных реакторов составляет 0,5-13 от мощности вентильного двигателя и, очевидно, что такое увеличение мозет быть скомпенсировано уменьшением мощности сглажив.ьющего дросселя в цепи выпрямленного тока.Таким образом, в вентильном электродвигателе форма тока якоря приближается к форме противо-ЭДС за 36267 8счет уменьшения, как минимум в33,5 раза, уровня гармоник (6 Р 1),где 1=1,2,3, без чисел вида3(п+1), 1 (1, оо ), (и+1) - количест во управляемых мостов в инверторе.При этбм повышается КПД двигателяна 2-33, уменьшаются пульсации электромагнитного момента, расширяетсярабочий диапазон регулирования час таты вращения, что особенно вакно ввентильных двигателях большой.мощ"ности Вентильный электродвигатель моаетнайти широкое применение в,электроприводах металлореаущих станков идругих механизмов горнорудной и цементной промаиленности, а такае неф"тяпой и газовой промышленности и на 2 О аелезнодороаном транспорте.Тнраж 1646сударственного колам изобретений иМосква Ж, Раув Поднисно тета СССР крытнй ая наб., д.