Вентильный электродвигатель

ОП ИСАЯ ЙЕ 1 ИЗОБРЕТЕНИЯ Совэ Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 050777 (21) 2506885/24-07 (51) М, Кл. с присоединением заявки йо Н 02 К 29/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к электро- технике, в частности, к области регулируемого электропривода с вентильными электродвигателями. 5Из основного авторского свидетельства 1) известен вентильный электроцв игатель, содержащий синхронную машину, секции соединенной в звезду якорной обмотки которой подключены к источнику переменного напряжения с помощью инвертора и управляющего выпрямителя с двумя магнитосвяэанными катушками дросселя в звене постоянного тока, а также два после" довательно соединенных тиристора, подключенных необходимыми электродами к одноименным зажимам выпрямите" . ля, а общей точкой к нулевой точке якорной обмотки синхронной машины,Управляющие цепи тиристоров инвер" тора связаны с датчиком положения ротора синхронной машины. Выпрямитель снабжен схемой импульсно-фазо .вого управления (СИФУ) с включенным параллельно ее входу ключом, цепь уяравления которого через дифференцирующие цепочки и две логические схемы ИЛИ связана с управляющими цепями тиристоров анодной и катодной групп инвертора. Управляющиеэлектроды последовательно соединенных тиристоров подключены к выходамсоответствующих логических схем ИЛИ.Коммутация токов тиристоров такого вентильного двйгателя в зонемалых скоростей осуществляется путем перевода тиристоров выпрямителявинверторный режим. При этом открывается также один из последовательно соединенных тиристоров, создавая на время коммутации контур дляпротекания тока в секции синхронноймашины, остающейся,в работе. На пер-,вом участке коммутации ток в секциисинхронной машины выходящий из работы, и обмотке дросселя, связаннойс ней через тиристор инвертора,под действием встречной ЭДС сетиснижается до нуля и тиристор инвертора закрывается,После перевода тиристоров выпрямителя в выпрямительный режим и подключения тиристором инвертора третьейобмотки машины, в ней нарастает токдо установившегося значения.В известном вентильном двигателешунтирование. ключом входа системыимпульсно-фазового управления (СИФУ)происходит в момент прихода сигналас датчика положения ротора синхронной машины, а спад тока фазы начи нается в момент изменения положительного значения напряжения выпря:мителя на отрицательное.При одном и том же времени спадатока фазы до нуля время шунтирова-ния входа СИФУ будет различно,Благодаря введению укаэанныхвыше элементов, сигнал на шунтирование СИФУ, закрытие ключа в цепи емкости регулятора скорости и открытиеодного из последовательно соединенныхвентилей выдается в момент перехода"выпрямпенного напряженйя чере.э нульпри измененйи его в сторону отрица-.тель. ного значения,В этот же момент, практически, начинается и процесс снижения тока Фазыдвигателя, выходящий иэ работы.Закрйтие шунтируыщего ключа, открытие ключа в цепи емкости регулятора и"сййтие управляющего импульсас последовательно соедийенных тирис-:торов происходит также одновременнопо сигналу с датчика нулевого "тока.Одновременноеначалоспада токаишунтирования входа СИФУ улучшаетработу устройства, и обеспечиваетпри одинаковом тбке нагрузки дляразличйых коммутаций одинаковоединамическое изменение частоты: вра" щения, которое соответствующим подбором параметров системы автоматического регулирования может .бйтьуменьшенодо требуемых величин.Отключение емкости в регуляторескоростй на время спада токапозво:.ляетдополнительно уменьшйть коле- банйя напряжения на выходе регуляторав момент расшунтированйя входаСИФУ, дополнительно уменьшитЬ темсамым коЛебаия частоты вращениядвига те-ля.При работе устройства в замкнутойсистеме"автоматического регулирова,ния, вход СИФУ обычно подключаетсяк выходу полупроводникового усйлителя,охваченного корректирующей гибкой обра:тной связью, йапрймер ВС-це-.почкой. Время шунтирования влияетна степень разряда койденсатора вцепи обратной связи усилителя и.темсамым на величину йапряжения наеговыходе в момент закрытия шунтирующего ключа,При различной величине управляющего напряжения на выходе усилителябудут различные величины выпрямленного напряжения, под действием кото." рого происходит нарастение тока вовновь вступившийв работу Фазе маШины, Различен будет и темп нарастания тока фазы, что приводит к дополнительным колебаниям частоты вращения, которые ограничивают нижнийдиапазон ее регулирования, сужая тем самым область применния вентильногодвигателя.Целью дополнительного изобретенияявляется строгое согласования момента шунтирования входа СИФУ с началомспада тока, снижение до минимума ко. лебаний частоты вращения в моменткоммутации и расширение за счет. этогообласти применения вентильного двигателя.Поставленная цель достигается тем,что двигатель снабжен дополнительнодатчиками нуля вйпрямленного напряжения и тОка, двумя двухвходовымилогическими схемами И и устройством регулирования длительностишунтирования входа системы импульсно-фазового управления, выпрямителем, входы которого соединены свыходами датчиков нуля тока и напряжения и с выходом схем ИЛИ, а выход - с управляющими цепями клычашунтировайияи с одним из входов схемИ, второй вход каждой иэ которых соединейы с выходом одной из схем ИЛИ,.а выход - с управляющим входом одногоиз последовательно соедийенных тиристоров.Устройство регулирования длительности содержит триггер и две двухвходовые схемы И,первые входы которых 30 соединены с выходом схем ИЛИ, второйвход одной иэ них соединен с выходомдатчика нуля, выпрямленного напряжения, второй.вход другой схемы И свыходом датчика нуля вййрямленного 35 тока, а выходы - со входом триггера.Для дальнейшего повышения плавности двигатель может быть снабжен дополнительно датчиком скорости, соединенным со входом системы импульсно-фаэо 4 р вого управления- выпрямителем черезусилитель с ключем в цейи гибкойобратной связи, управляющие цепи которого соединены с выходом регулятора длительности шунтирования.Изобретение поясняется чертежами.На фиг.1 изображена схема вентильного двигателя." На фиг.2 представлены временные диаграммы, поясняющиеработу .вентильного двигателя, приэтом пунктиром показан процесс изменения напряжения и токов без приме-.нения предлагаемого. устройства, т.е.в устройстве -.прототипе.На фиг.1 и 2 приняты следующиеобозначения:55 . 1 - выпрямитель;2-7 - тиристоры инвертора;8,9 - статор и ротор синхронноймашины;10,11 - обмотки сглаживающего дрос О селя;1 2-13 - тиристоры;14 - система импульсно-Фазовогоуправления. выпрямителем16,17,18 - логические схемы ИЛИ; При подаче управляющего напряже 19 - КС-цепочки; ния с источника 21 на вход усилите 20 - датчик положения; ля 27, напряжение на его выходе21 - источник задающего напря- растет, углы управления тиристорамижения; выпрямителя становятся меньше 9022 - датчик. нулевого напряжения; 5 электрических градусов, на его вы 23 - датчик нулевого тока; : ходе появляется -напряжение и по двум24-25 - логические элементы. И; секциям якорйойобмотки 8, подклю 26 - тахогенератор; , . ченной к выпрямителю двумя открытыми27 - усилитель с корректирующей тиристорами 3 и 5, начинает протекатьКС-цепочкой; 10 ток, создавая вращающий момент. Ротдр28 - устройство регулирования синхронной машйны поворачивается идлительности шунтирования; при определенном его положении на29 - статический триггер : " одном из выходных зажимов датчика30,31 - логические элементы И; . 20 сигнал иЬчезает, а на другом32 - ключ в.цепи емкости регуля-пояцляетоя (на тирйсторе 3 сигналтора скорости; :. , исчезает, а на тиристоре 4 сигнал0 - напряжение на выходе выПря- появляется), При этом появляющийсяжтеля; .. сигнал с датчика 20 проходит через1,1 " ток на выхбде выпрямителя; КС-цепочки .19 на вход логической1 - ток фазй двигателя"; :схемы ИЛИ 17, а затем на входы элеПнапряжение на выходе-логичес 2. мента ИЛИ 16 и элемента И 25.ких элемента ИЛИ 16.Сигнал с элемента ИЛИ 16 проходитП , Б -напряженйя- на выходе датчв- на вход триггера 29 через элементков нулевого напряжения и И 30 только.при наличии сигнала снулевого тока; . :., датчика нулевого напряжения"22, ПриП - напряжение на выходе уси переключейии"триггера 29 сигналом.27лителя 27;; с него транзистор 15 открывается и0 - напряжение на выходе устрой- вход СИФУ 14 шуйтируется, а конденсаства регулирования длитель-тор регулятора скорости отключается.ности входа СИФУ. : . Углы управления тиристорами выпрями 30 теля снова устанавлйваютсяфравными. В исходном состояниисхЕмы, коГда: 160 электрических градусов и напря напряжение управляющего источнйка . жение сети оказывается включенным равно нулю, углы управления тиристо- . встречно направлению тока выпрями- рами выпряМителя 1 составляют напри- : теля. Одновременно через элемент мер.1 60 электрических градусов . Вы-. 35 И 25 открывается тиристор 13 и ток прямленный ток равей нулю, рОтоР 9 секции якорной обмотки, выходящей синхронной машины йеподвИжен, сигнал из работы, начинает резко уменьшатьна выходе датчика 23 отсутствует. В ся, Ток в секция якорной обмотки, этом случае свыхода датчика положе- остающейся в Работеу в этовремя ния ротора 20 снимаются два йостОян- .40 протекает черезтиристор 13 и полуных сигнала, которые подаются: на уп" обмотку дросселя 11, несколько равляющие электроды тиристоров, на-. ": Увеличиваясь за счет электромагнит-. пример, 3 и 5, Постоянный сигнал сной энергйи Полуобмотки 10, ток датчика положения ротора через : . в которой спадает до нуля, КС-цепочки не проходит, йЭ Выходе .После сниженйя тока выходящей излогических элементов ИЛИ 161718, 45. работы секции якорнойобмотки .до и. И 30, 31 сигналотсутствует, Триг-нуля и закрытия тиристора,3 триггер гер 29 импульсов напряжения с элемен сигналом с датчика нулевого тока та И 30 в момент подачи напряжения 23 переключается, транзистор 15 запитания цепи управления (на выходе крывается и сигнал с управляющего логических элементов 17 и 16 в этот 50 электрода тиристора 13 снимается, момент кратковременно появляется Приэтом вход СИфу расшунтируется, сигнал от тока заряда емкости диффе- . конденсатор регулятора скорости вновь ренцирующей КС-цепочки 19, а на вы- подключается,углы управления тиристо-. ходе датчика нулевого напряжения 22 рами выпрямителя становятся меньшетакже появляется сигнал, так как 55 90 электрическихградусов ина выходе силовое напряжение питания выпрями- . выпрямителя появляется положительное теля подается позднее, чем напряже- напряжениепод действием которого ток, ние цепей управления) переключен в вступающей в работу секций якорной состояние, когда на его выходе сиг- обмотки, .нарастает до номинального нал отсутствует. Транзистор 15 закрыт,0 значения. После выравнивания токов на выходе элементбв И 24,25 сигнал в катушках 10 и 11 дросселя тирисотсутствует и тиристоры 12, 13 закры- тор 13 закрывается. ты. Ключ 32 также закрыт и КС-цепоч- Использование данного техническа подключена параллельно усилите- кого решения позволит расширить облю 27, :ласть применения вентильного двигателя. Двигатели смогут применятьсяне только для электроприводов с небольшим диапазоном регулирования(200:1), требуемым обычно в главномприводе металлорежущих станков, нои для электроприводов подачи станков,где необходим диапазон регулированиячастоты вращения до 1000:1 и выше. Формула изобретения101, Вентильный электродвигательпо авторскому свидетельству 9499635,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения области применения за счет повышения равномерностивращения в области низких скоростей,он снабжен дополнительио датчикаминуля выпрямленного напряжения и тока,двумя двухвходовыми логическими схемами И и устройством регулированиядлительности включения ключа шунти- .рования входа системы импульсно-фазового управления выпрямителем,входы которого соединены с выходамидатчиков нуля тока и напряжения и свыходом обеих схем ИЛИ, а выход - 25с управляющими цепями ключа шунтиро-вания и с одним из входов схем И,второй вход каждой из которых соединен с выходом одной из схем ИЛИ, а выход - с управляющим вхбдом одного из последовательно соединенных тиристоров .2, Двигатель по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что устройство регулирования длительности содержит статический триггер и дведвухвходовыесхемы И, первые входы которых соединены с выходом схем ИЛИ, второй вход одной из них. соединен с выходом даг чика нуля выпрямленного напряжения,: второй вход другой схемы И - с выходом датчика нуля выпрямленного тока, а выходы - со входом триггера.3. Двигатель по и 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он снабжен дополнительно датчиком скорости, соединенным со входом системы импульснофазового управленйя выпрямителем черезусилитель с клкчом в цепи гибкойобратной связи, управляющие цепи которого соединены с выходом регуляторадлительности включения ключа шунтирования.Источники информации,принятые в о в нима ние при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9499635, кл. Н 02 К 29/04, 1972,692015 гг Редактор Д.Мепуришвили Подпис н Тираж 857Государств енного комитетелам изобретений и открыосква, Ж, Раушская на д.4/5 илиал ППП Патент; г.ужгород оектная, 4 Заказ 6234/48 ЦНИИП по 113035