Управляемый вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК СЮ 4 Н 02 Р 6/02, Н 02 КОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(53) 621.313.13.014.2621,382 (088.8) (56) Адволодкин Н,П., Гращенков В.Т., Лебедев Н,И, и др. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока- Л.: ЭнергоатомиздатЛенингр. отд-ние, 1984, с.12-24.Авторское свидетельство СССР Р 668047, кл. Н 02 К 29/02.Авторское свидетельство СССР У 604091, кл. Н 02 К 29/02.(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вследящих системах автоматики. Целью,801332505 А 1 изобретения является улучшение регулировочных характеристик и массогабаритных показателей. В управляемыйвентильный электродвигатель введенгенератор 18 треугольного напряженияи компараторы 19, 20, а функциональный преобразователь (ФП) 11 сигналовуправления реализует логические зависимости а=хутп+хуп, Ь=уггп+угп, с=гхш++гхй, где а,Ь,с,й,е,Г - выходные сиг -налы ФП 11; х,у,г - сигналы на основных входах ФП 11; т,п - сигналы науправляющих входах ФП 11. Это позволяет повысить линейность регулировочных характеристик, исключить зону нечувствительности, повысить частотупульсаций в обмотке двигателя за счетболее равномерного распределения динамических и статических потерь попереходам силовых ключей коммутатора4. 6 ил.г5 - 10 соответст 1332505 50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вследящих систем автоматики,Цель изобретения - улучшение регу 5лировочных характеристик и массогабаритных показателей вентильного электродвигателя,На фиг,1 изображена функциональнаясхема двигателя; на фиг,2 - диаграммы, поясняющие работу генератора пилообразного напряжения и компараторов; на фиг3 - диаграммы, поясняющие работу функционального преобразователя при нулевом сигнале управления; на фиг.4 - то же, при положительном сигнале управления; на фиг,5то же, при отрицательном сигналеуправления; на фиг.6 - реализацияфункционального преобразователя налогических элементах,Управляемый вентильный электродвигатель содержит электромеханическийпреобразователь, обмотки 1 - 3 которого подключены к выходу мостового 25полупроводникового коммутатора 4,входы управления ключей 5-10 которогоподключены к выходу функциональногопреобразователя 11 сигналов управления с основными входами 12 - 14, под- З 0ключенными к выходу датчика 15 положения ротора, и двумя управляющимивходами 16 и 17. Кроме того, управляемый вентильный электродвигатель содержит генератор 18 треугольного напряжения и двакомпаратора 19 и 20, выходы которыхподключены к управляющим входам 16и 17 функционального преобразователя4011, прямые входы у коммутаторов 19и 20 объединены и подключены к генератору 18 треугольного напряжения,Второй прямой вход компаратора 20и инверсный вход компаратора 19 объединены и являются входом управления45вентильного электродвигателя, Функциональный преобразователь реализуетследующую систему булевых Функций;а=х 7 тп+уп;Ь=угтп+угп;с=гхт+гхпд=хуй+хуй;е=угй+угй;Г=гхй+гхй,где а,Ь,с,й,е,Г - выходные сигналыпреобразователя,поступающие на входы силовых ключей венно;х,у,г - выходные сигналы датчикаположения ротора, поступающие на входы 12 - 14функционального преобразователя соответственно;ш - сигнал Бс выхода компаратора 20, поступающий навход 16 преобразователя 11;и - сигнал Б 1 с выхода компаратора 19, поступающий навход 17 преобразователя 11.Функциональный преобразователь 11 может быть реализован на логических элементах (фиг.6) или на постоянно запоминающем устройстве.Управляемый вентильный электродвигатель работает следующим образом.Сигнал П 1 (фиг.2) с выхода генератора 18 пилообразного напряжения 18 поступает на первые (неинвертирующие) входы компараторов 20 и 19. Сигнал управления П поступает на второй (неинвертирующий) вход компаратора 20 и второй (инвертирующий) вход компаратора 19. В результате сравнения эквивалентного входного напряжения компаратора 20 (Б +Б ) и эквивалент 18 Уного входного напряжения компаратора 19 О 1 -Б ) с напряжением нулевого уровня на их выходах формируются импульсные сигналы П,и Б 1 соответственно. При этом в случае равенства нулю сигнала управления Б импульсы П,и Б 1 равны по длительности, имеют18скважность, равную двум (длительность импульса равна длительности паузы), и совпадают во времени. При положительных сигналах управления длительность импульсов П, увеличивается, а длительность импульсов Б 18 уменьшается пропорционально модулю БУ. При отрицательном П, наоборот, растет длительность импульсов Б 1 и падает длительность импульсов Б 8,. Сформированные таким образом напряжения П,и Б 1 подаются на входы функционального преобразователя 11, на другие входы которого поступают сигналы от датчика положения ротора.Из диаграммы работы функционального преобразователя 11 при П =0 (фиг.3) видно, что в любой момент времени сигналы с его выхода поступают на два ключа одной из групп (анодной или катодной) мостового коммутатора, При этом обмотка двигателя пос 1332505тоянно находится в состоянии двух.рлз -ного короткого замыкания, Вращающиймомент не создается.При положительном сигнале управле 5 ния Б ) 0 (фиг.4) расширяются импульсы т и сужаются импульсы и, В этомслучае для межкоммутационного интервала, например, ъ, в момент времениоткрыты ключи 5 и 10 (фиг.1), и 10 по обмотке протекает ток от источника питания. В момент времени С, запирается ключ 10 и отпирается ключ 7, При этом обмотка оказывается замкнутой накоротко, что обеспечивает режим 15 динамического торможения в паузе. В момент времени Г вновь оказываются включенными ключи 5 и 10, обеспечивая протекание тока исто Гика по обмотке. В момент времени Г запирается ключ 5 1 Г 1 и отпирается ключ Й, что снова при, - дит к короткому замыканию тех же фаздвигателя, но уже с помощью ключей 8 и 10. Такая работа клк чеи нл интервале сС, т.е. при данном положении Л ротора, приводит к появлс-нию среднего (на периоде модуляции) тока Г в обмотке двигателя положительного направления, который обеспечивает создание вращаюего момента положительно о Зб знака, Аналогичным образом работлдвигателя происходит на других межкоммутационных интервалах, т.е, при других положениях в пределах оберта ротора (фиг,4 и 5, показан средГГий на периоде модуляции ток 1 фазы обмотки без учета влияния на его форму ЭДС вращения двигателя).При отрицательном сигнале управления Бу(О (фиг,5) на том же интервале ,1 с 1 в момент времени с. замкнуты ключи 7 и 8, что приводит кпротклнию по обмотке тока отрицательного направления. В момент времени с, злпираетс.я ключ 8 и отпирается ключ 6, то сбес - печивает короткое замыкание бмтки и режим динамическо го тормс жения . В момент времени С вновь включаются ключи 7 и 8, а в момент времени с обеспечивается динамическое торможение уже с помовью ключей 8 и 10, Такая работа ключей на интервале з т.е, при данном положении ротора, приводит к появлению среднего тока 1 отрицательного направления, который обеспечивает создание вращающего момента отрицательного знака. Аналогично происходит работа двигателя при других положениях ротора, т.е. управ.С К,ГК ГГсДУ,Гс.Г, т,ГЬ Г ;ГКМрости лвиглт .Гя ГГрсчГзводГГ 1 ся пдн- му каналу. При этм загрузка вс х , плевых ключей кммутаторл одинакГГл, что особенно влжно при микромГГилтюризлцГГи коммутаторов.Элс.ктромлгнитные прцссьдГ-илтеле на межкоммутационом интервллеслучае трехфазного двиглтсля бсз у 1 Гста инлуктивности обмотки Г при сии гсоилальной ЭДС врлщс шГя мог"т бытьГГислны сле;ГуюптиГГГ урлвнениями- 1 -- . ;сов(Гс - -) О 3 6во ( ) 1 - . 1в. б), "- мгнвенныс значния тока1дв:.Гглтс.".я ь Гьмпульс иГгпус гвс т з евно,отн, ед;члоттл врлГГеГГ, отн. д; т кггс зл Гс ни уг.Гл пос 1вртл рт Грл, .Г, рл,1о-ошешГ рл ого вр- мс. ни к перду мду;ГяцГГи; КО 1 Г.,С ГГт СИГВЛ.ГЛ; ГРавлсГ, элвныи онс 1 ГГнию г. Г:и;.;ьл к 11 ГГГ,ГсЬырлженис л я мг 1 Го ;г;л:ния Г "ГЕГ ГЛПЛЗГГсЛЕГОГО;ГГ;с, ЕМГмс ет Г;- Г С. ( )6учитываято пс 13 иол модуляции мллисравнен Гю с Г временем поворота ро)ор: нл у.;можно прил.и к следуЭсуГГрзсГГГЮ );Ля СМЕйетВЛ МСХаи Г; скГ рг;лГГрвГГх хлрлктерис -Гик лвигате.т)я(- - + 1 О П, ГГ.,Г ГГ 11, Гя В Л 1, Гтл р -г;.шпо; чныс Г мехаичские хлрлктерГГ г;к;в .глте. Гя -вы вс всем дилплзонс ГГзм"ия с)Ггнллов управлешГяи момента нлгрузки на валу и соответствуят хлракт.ристикам при лмплитудГГом т;прлвлсни;Г,Тлким образом, применение комплрлторо и генератора для Формирования сигнала управления позвогтяст улуГГГГГГть регучировочные характеристики лктрдГг,)те:Гя, лспя пх ПГгГи и ис -ключая зон 1 нусгГГтсГГстГ1332505 15 20 25 30 20 И управлять двигателем по одному каналу, что упрощает использование двигателя в следящих системах, а такжеуменьшить габариты и массу коммутатора либо примерно в два раза повыситьчастоту пульсаций тока в обмотке двигателя за счет более равномерногораспределения динамических и статических потерь по переходам силовых 10ключей коммутатора. формула изобретения Управляемый вентильный электродвигатель, содержащий электромеханичес - кий преобразователь, обмотки якоря которого подключены к выходу мостового полупроводникового коммутатора,входы управления ключей которого подключены к выходу функционального преобразователя сигналов управления сосновными входами, подключенными квыходу датчика положения ротора, идвумя управляющими входами, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения регулировочных характеристик и массогабаритных показателей,он дополнительно снабжен генератором треугольного напряжения и двумя компараторами, выходы которых подключены к управляющим входам функционального преобразователя сигналов управления, прямые входы компараторов объединены и подключены к генератору треугольного напряжения, а второй прямой вход первого компаратора и инверсный вход второго компаратора объепинены и являются входом управления вентильного электродвигателя, причем функциональный преобразователь сигналов управления реализует логическую зависимостьа=хуш + хуп;Ь=угт + угп;с=гхш + гхп1=хуш + хуй;е=угй + угй;Г=гхй + гхй,где а,Ь,с,й,е,Г - выходные сигналыфункционального преобразователя;х,у,г - сигналы на основныхвходах;ш,п - сигналы на управляющих входах указанного функционального преобразователя.1332505 7 0 г,Составитель А,ИвановРедактор М.Бланар Техред И,Попович Корректор Л.Бескид омите открь кая оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,846/54 ВН п 11303Тираж ИИПИ Государственног делам изобретений Москва, Ж, Ра