Вентильный электродвигатель

Номер патента: 995216

Авторы: Десятнюк, Родькин

ZIP архив

Текст

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 995216 тлФ(3) Приоритет Р 1 М К з Н 02 К 29/00Н 02 Р 1/30 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 070283 й,гКриворожский ордена Трудового Красного Энаменц,горно-рудный институт(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано длясоздания вентильных двигателей,Известен вентильный электродвигатель, содержащий Р-полюсный ротор истатор с расположенной на нем обмоткой якоря, подключенной к тиристорному преобразователю частоты, соединенному с блоком регулирования 11. 10Недостатком известного устройстваявляются большие пульсации электромагнитного момента при низких частотахвращения, что снижает надежность работы двигателя,15Наиболее близок к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату вентильный электродвигатель, содержащий Р-полюсный ротор,статор с расположенной на нем обмоткой якоря, преобразователь частоты,включающий в себя инвертор тока, стактами коммутаций на оборот, к выходу которого подключена обмотка якоря, а управляющие цепи ключей соединены с выходом импульсного датчикаположения ротора через схему импульсно-фазового управления инвертором, ивыпрямитель, управляющие цепи которого соединены с выходом системы импульсно-фазового управления выпрямигелем, блок регулирования, включающий в себя логическую схему выбора режима коммутации, входы которой соединены с выходами импульсного датчика положения ротора и тахогенератора, а выход - с входом системы импульснофаэового управления выпрямителем через схему регулирования выпрямленного тока, а также сумматор, функциональный преобразователь, управляющий блок, счетчик импульсов датчика положения ротора и задатчик начального угла поворота ротора двигателя Й .Однако в известном устройстве при модуляции тока уменьшается среднее значение выпрямленного тока на интер" вале проводимости вентилей инвертора, что снижает его перегрузочную способность по сравнению с устройством, работающим без модуляции тока. Кроме того, наличие в устройстве управляющего блока, функционального преобразователя и счетчика импульсов датчик положения ротора усложняет как конструкцию вентильного двигателя, так и реализацию модулирукщего алгоритма тока.Цель изобретения - повышение перегрузочной способности и упрощение кон:трукции вентильного двигателя.Поставленная цель достигается тем,что в вентильный электродвигатель,содержащий Р-полюсный ротор, статорс расположенной на нем обмоткой якоря,преобразователь частоты, включающийв себя инвертор тока с п тактами ком" 5мутаций на оборот, к выходу которогоподключена обмотка якоря, а управляющие цепи ключей соединены с выходомимпульсного датчика положения роторачерез схему импульсно-фазового управф 1 Оления инвертором, и выпрямитель, управляющие цепи которого соединены свыходом системы импульсно-Фазовогоуправления выпрямителем, блок регулирования, включающий в себя логическую схему выбора режима коммутации,входы которой соединены с выходамиимпульсного датчика положения ротораи тахогенератора, а выход - с входомсистемы импульсно-фазового управления 2 Овыпрямителем через схему регулирования выпрямленного тока, а также сумматор, введены задатчик уровня модуляции, пропорциональный преобразователь и преобразователь код-напряже,ние, причем одним входом задатчикуровня модуляции подсоединен к первому входу пропорционального преобразователя, второй вход которого подсоединен к второму выходу блока регулирования, а выход - к первому входусумматора, второй вход которого срединен с выходом преобразователя коднапряжение, первый вход которого подключен к второму выходу задатчика.уровня модуляции, второй вход - ктретьему выходу блока регулирования,а третий вход - к импульсному датчику положения ротора, кроме того, выход сумматора подсоединен к второмувходу системы импульсно-Фазового управления выпрямителем,На фиг. 1 изображена блок-схемавентильного двигателя ; на фиг. 2. вентильного двигателя; б -противоЭДС инвертора; бг,е - токи в звенепостоянного тока; вд,ж - электромагнитный момент. Блок-схема вентилъного двигателя содержит блок 1 регулирования, включающий в себя логическую схему выбора режима коюутации, связанную одним из выходов с регулятором 2 тока, выход которого подключен к первому входу системы импульсно-фазового управления выпрямителем 3, пропорциональный преобразователь 4, второй вход которого подключен к второму выходу блока 1 регулирования, а первый - к выходу задатчика 5 уровня модуляции, 6 О преобразователь код-напряжение б, один вход которого подключен к второму выходу задатчика 5, а второй - к третьему выходу блока 1 регулирования, сумматор 7, два входа которого подключены соответственно к входампропорционального преобразователя 4и преобразователя б код-напряжение,а выход его подсоединен к второму входу системы 3 импульсно-фазового управления выпрямителем, систему 8 импульсно-фазового управления инвертором, подсоединенную к третьему ьыходу блока 1 регулирования, преобразо"ватель частоты, включающий вьлрямитель 9, датчик 10 выпрямленного тока,подключенный к второму входу регулятора 2 тока, сглаживающий дроссель 11инвертор 12, тахогенератор 13 и импульсный датчик 14 положения ротора,связанные с валом синхронной машины,выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам блока1 регулирования, выход датчика 14 по"ложения подсоединен также к третьемувходу преобразователя б код-напряжение, и синхронную машину 15, якорнаяобмотка которой подключена к инвертору 12, а обмотка возбуждения - к возбудителю 1 Б,На схеме (фиг, 1) обозначено О -задающее напряжение органа управлениявентильным двигателем; 06 - напряжениеуправления возбудителем, а на фиг, 2 Е - противо-ЭДС инвертора; 1 А, 1 дс,1 - кривые соответствующих линейных противо-ЭДС инвертора; 1,) - немодулированный ток в звене постоянного тока преобразователя частоты 1 3 срсреднее значение немодулированноготокау Т и Т - начальные и конечные значения немодулированного токана интервале проводимости вентилейинвертора; 8 - бестоковая пауза сучетом угла коммутации; Мэ, и Мрэлектромагнитный момент вентильногодвигателя и его среднее значение принемодулированном токе; Т и Мэ - мо.дулированный ток и соответствующийему электромагнитный момент при поддержании среднего значения модулированного тока (электромагнитного момента) на уровне среднего значениянемодулированного тока (электромагнитного момента); 7 и Т - углы коммутаций вентилей инвертора соответственно без модуляции тока и с модуляцией тока; 1. и Мэ - модулированный ток и соответствующий ему электромагнитный момент при поддержанииТ =Т 1Тр и Мер - средние значения модулированного тока и электромагнитного момента при 3 = 3 1. и1 - начальное и конечное значенияК 1модулированного тока на интервалепроводимости вентилей инвертора; 9 -текущее значение угла поворота ротора вентильного двигателя; Ь М - приращение среднего значения электромагнитного момента."стройство работает сведущим образ 1 м.995216В исходном положении напряжениене, на интервале проводимости вентиподведено квыпрямителю 9 преобраэо- лей инвертора);вателя частоты и возбудителю 16, угол коэффициент глубины модуляцииопережения управления инвертором выпрямленного тока (определяется ис 12 Ь Ф О, сигналы управления О и О ходя из требований к допустимому уровотсутствуют, двигатель 1 5 стоит. Ва ню пульсаций электромагнитного моменличина угла, отсчитываемого отно- та двигателя);сительно точки пересечения линейных 0(9)- напряжение, линейно зависяЭДС холостого хода устанавливаетсящее от тактового угла поворота роторадостаточной для обеспечения компенса- ,двигателя.ции реакции якоря. Вид модулированной кривой выпрям-.при поступлении сигналов Ц и э .лейного тока 1 (9) приведен на фиг.от органа управления на входы блока 1 2 г.регулирования и возбудителя 16 форми- Реализация такого алгоритма модуруется команда на пуск двигателя 15. ляции выпрямленного тока осуществляПри этом с первого выхода блока 1 ре- (5 ется следующим образом,гулирования через схему 2 регулирова- Сигнал, пропорциональный выбранноНия тока и систему 3 управления выпря- му значению коэффициента К, задаетсямителем поступает сигнал на открытие задатчиком 5 уровня модуляции и постузентилей выпрямителя 9, а с третьего пает с его первого выхода на первыйвыхода блока 1 регулирования через 2 О вход пропорционального преобразоватесистему 8 управления инвертором, пос- ля 4. На второй вход преобразователятупает сигнал на открытие вентилей ин с второго выхода блока 1 регулиро"вертора 12. Возбужденный рстор двига- вания поступает сигнал, пропорциональтеля 15 начинает разворачиваться. При ный заданию уровня немодулированногоэтом мгновенное значение электромаг" 5 тока 1 . Причем сигнал появляется нанитного момента, развиваемого двига- втором выходе блока 1 регулированиятелем на тактовом шаге (за время од- только после начала разворота ротораного такта коммутации вентилей инвер- двигателя 15 и поступления в блок 1тора), в первом приближении описыва- регулирования сигнала от тахогенерается выражением ЗО тора 13. При этом логическая схемаблока 1 регулирования переводит снгМэ = К м 18 соМ 9-Ч),ал задания 1 с первого выхода блокагде К, - Коэффициент двигателя; 1 на второй выход.13 - выпрямленный ток в звене Сигнал, пропорциональный значениюпостоянного тока; З 5 аоэффициента, со второго выходаТь= - +( - начальный угол отсчета по- задатчика 5 уровня модуляции поступаложения ротора; ет на первый вход преобразователя 6в - число фаз инвертора. код-напряжение, на третий вход котоФорма кривых выпрямленного тока рого поступают импульсы от датчика18 и эюГектромагнитного момента Мэ 114 положения связанного с ротором140/вентильного двигателя при Работе его О двигателя 15 и формирующего Я импульв зоне искусственной коммутации вен- сов на каждый тактовый шаг поворотатилей инвертора напряжением выпрями- Ротора двигателя.теля (путем кратковременного перево- На выходе преобразователя 6 формида выпрямителя в инверторный Режим)руется сигнал, уровень которого линейпоказана на фиг, 2 б и в для шестипуль"45 но зависит от числа поступивших имсовой схемы инвертора (щ = 3) с Углом пульсов В и От величины сигнала, проопережения управления= 96. Харак- порциональноготер пульсаций кривой электромагнитного момента соответствует пульсациям В льтате алгебраического сумрезультатеРО ив -Д инвертора вентильного Дви ального еобразователя 4пропорциональноции электромагнитного момента снижаютна первы й вход сумматора 7, и сигна-.У Р до Допустимо о уровние поступающего на второй (вычитаюние механизмом, путем регулиРования 55 ) матора 7 форми.уется(МОДУЛЯЦИИ) ВЬПРЯМЛЕННОГО тОка на каж- л, пропОРЦиональный заДаниЮ НаДом тактовом интеРвале коммУтаЦии лля ию тона 18(9), котоРый постУвентилей инвертора по закону пает на второй вход системы 3 импульс1 Я)-.К 1 -Ц(О),а . а но-фазового управления выпрямителем.где К - коэффициент пропорциональнос Система 3 упр3 п авления осуществляетгла п авления а( выпря.ти (выбирается из условия обеспечения регулирование у л у рсреднего значения электромагнитного мителя 9 обеспечивая модуляцию выпмомента при модулированном токе рав- рямл ннямленного тона по закону Тл (9)Мгновенные значения электромагнитным среднему значению электромагнитного момента при немодулированном то ного момента азвнваемого вентильнычРФормула изобрете; ия дВНГателем на тактоВОм аГЕ ) 0)1 ределяются в этом случае Вь)1. ккием Форма кривой электромагнитного момента Вентильного двигателя, работающе ГО с мОдуля цие Й Б ыпря)м)е и н 010 ток апо линейному закону, показана на чертеже фиг 2 П.Введение задатчиком 5 уровня модуЛЯПИН СИГкада, ПРОПОРЦИОНаЛЬ)соГО КОЭфффициенту К(К1), позволяет поддерживать среднее значение модулированноготока 1(б) на тактовом интервале проводимости вентилей инвертора 12 науровне срег(него значения Бьрямленно,.Го немодулированного тока 1; (фи 1, 2 би г). Это обеспечивает подд.ржаниеС РЕДНСГС 3 НаЧЕ НИЯ ЗЛЕ КТРОМсЗГ НИТНОГОмомента, развиваемого на тактсвом инхптервалР даИГатЕлем, работающим с мол(у лЯЦией тока р тс)ким же р как и ПРИ Работе двигатепя без модуляции тока (иг,2 Б и д).КромЕ Г) Г С, Б ВЕсДЕ НИЕ С ИГ )(а,га, Пропорцисналькс 0 ) ( (" О), обеспечиваетМОДУЯЦИЫ БьсПРЯМЛЕННОГО тОКа НО ЛИн с ЙГ:- Е)му закону ( ф и Г, 2 Г ) и ( н к)ке н неБс )Ес( Гн Зт(0 УРОВ НЯ ПУЛЬСЕ ЦИИэ ек тс)ома( . НОГО мОмента Век 1 иль НОГОл.: и ателя (фи., 2 д), а уме)п щенке ко - 30КЕЧНСГО ТнаЧЕНИЯ МОДУЛИРОБЕ ННОГО т.Ока 1 и (фиг. 21 ) ка интервале проводимости Внтилей инвертора по сравкекию с кснечнык значением:.)Смогус)роБЦНКОГС ТОКа,К (фнг. 2 б) На; аКО), )КЕ;)"интервале привОдит соотве с ГВ(: кис кумень)ГЕн)ю угга коммутаии О,"(т.:)еинвеРТОРа по сРавнекию с си (ф г, 2 бг) . Следователгьно, перегрузс:.ая споСабКОСТЬ БЕ:тт(ЛЬНОГО ДИГЕ ТЕЛЯ с РаботаК(1(ЕГО С ТГ КИМ аЛГО 1 Т(с(0 .,;Од)ЛЯЦИИ ГЫПРЯМЛЕ и ЧО 1" 0 ТОК сВ О ЗРасГас Гпо срав:)екиюСоегрузо"Гной с)(особс)ОСТЬЫ З ЯНТЬЬ."ОО ДВигсЯТЕ):Я; г)аботающего без сСдуляци; ток(а илх с." (с с/дляц.;.;ей; го по ар(кос гну(.оидн.(.), узакону,Прираще ние в е)п)чинь: элек трс.,: .: Н)."нО 0 момента /) 1 с)1 эазВ ива емг Г( Бект, ЛЬКЫМ ДвигатЕЛРМ, Мож)О )Опус)(Т ., "Пувеличив сигнал задатчика 5 у .ОВ):.модуляции Гропорцио);алг-,к Й к: э Фи (кенту К ДО урОВНЯпои ОТ 010 Уучетом) конечное значение м(,пули"рованного тока , равняется кикс.1 кс")с)МУ ЗНаЧЕКИЮ НЕМОДУЛИРОВанкого ТОКЕ1, (Фиг, 2 е) ., При этом сох а Я)с с.ус лОВ ия к Оммутаи и Б е нт клей и .Б е )тора, состветст:ующие работе Бент.;ь:.ого двнгателЯ беэ МОДУЛЯЦИИ Ток(Т = Ли), и Возрастаег срсдее зкачеНИЕ ЭЛЕ(".1)ОМс(Г НИТНОГО МОМЕНтса Цв Ителг. (Фиг, 2 ж),После поворота ротора дв):Бетеля . 5и тактовый шаг (60 эл. Град.) по сигналу импульс НОГО да гч ик а:. 4 полОже) ни):., поступающему на третий вход бло(а 1 регу,)ировсНия, логическая схема волокагрсизводит операции по искусственной коммутации вентилей инвертора 12 гутем кратковременного перевода выпрямителя 9 в режим ИЯБР)ирования (по цепи: первый выход бл. а 1 регулятор 2 тока - система 3 у):равления выпрямителем) и по переводу 1:реобраэователя б код - напряжения Б исходное состояние (по цепи: третий выход блока ) регулирования - второй Вход преобразователя б),Последующие такты коммута)П(и Вентилей инвертора 12 (при работе двигателя 15 в диапазоне частот 0 + 01 номинальной) производятся аналогичным образом по командам, поступающим от датчика 14 голожения ротора.При );остижекии дв;)гателем частоты Вращения0,1 номиналькОЙ по сигналу Гахоге )Ератора 13, поступающему на Бтсрой Вход блока 1 ре. улирОВания ЛОГИЧЕСКая СХЕМа ОТКЛЮЧас Т ВТОРСЙ ВЫ- ход блока от преобразователя 4 и годключает первый Выход бт)окак первомуу вхОДу системы 3 импульс нО фа эо Бого управления Выпрямителем через схему 2 регу)1 ирования тока. Рентичьньй двигатель переводитсяв режим естест=.анной коммутации вентилей иквертора 12 за с Ет ЭДС двигателя ) .) . Аоду 1 Нция Бж)ря)член ноГО токапрп этом не произвог(ится,ак им Образом,. и редла гаемое ус тройст)О Обеспечивает запуск и эксплуатаци(0 ) диа.азскР низких час От Вращения ьентильнсго двигателя и имеет повь)щенную пере рузочную способность и, )с) б)"ьс Я н;)же кия Отлелкых Гсз Рмс)ни"тЕс;, ЯХУЛЬ("ап)(й1 ) ;аУ НИ.)01 О.)Сме;- тя с к бсле" раз,Пе ктиль ный электро,:1Гатель, с ОДер)ащий 1)-полюскый ротор, статор с рас - .,01)огк, нно) Ьа кем Об:.,Ст Ой яорЯ, преобразователь частсты,;ключающий э себя;(нвертор Гока (: п тактами ком- мУтаЦНЙ нс ОбОРот, к :ы) ОДУ котог)ого попклычена обмотка якоря, а управляю- ЩИЕ ЦЕПИ КЛЮЧЕЙ СОЕДИНЕНЫ С ВЬГХОДОМ импульс коГО,цатчика попскения ротОра через схему импульсно-фа зсвого управ - ления инвертором, и вы-, ямитель, управляющие цепи которог соединены с Выходом системы импульс 0-фазового уп) Б.п( Иия Б)")г) ямите "ем") к ре)рвания, включающий в себя логическуюсхему выбора режима коммутации, входы которой соединены с выходами им"пульсного датчика положения ротораи тахогенератора, а выход - с входомсистемы импульсно-фазового управления выпрямителем через схему регулирования выпрямленного тока, а такжесумматор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения перегрузочной способности и упрощения конструкции вентильного двигателя, в него введены задатчик уровня модуляции,пропорциональный преобразователь ипреобразователь код-напряжение, причем одним входом задатчик уровня моду ляции подсоединен к первому входупропорционального преобразователя,второй вход которого подсоединен квторому выходу блока регулирования,а выход - к первому входу сумматора,второй вход которого соединен с выходом преобразователя код-напряжение,первый вход которого подключен к второму выходу задатчика уровня модуляции, второй вход - к третьему выходублока регулирования, а третий вход -к импульсному датчику положения ротора, кроме того, выход сумматора подсоединен к второму входу системы импульсно-фазового управления выпрямителем,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3696278,кл. 318 - 138, 1972,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2807246/07,кл. Н 02 К 29/00, 1979,ЭЭ 5216 ФыГ Составитель А. СанталовТехред М.Костик Корректор Ю, Макаре актор Л, Пчелинска Заказ 665/40 ное ул, Проектная, 4 г. Ужго 1 ппате илиа ВНИИПИ Го Го дел 113035, МосквТираж 685сударственного ко ам изобретений и а, Ж, Раушская Подптета ССкрытийаб д

Смотреть

Заявка

3274822, 01.04.1981

КРИВОРОЖСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОРНОРУДНЫЙ ИНСТИТУТ

ДЕСЯТНЮК ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ, РОДЬКИН ДМИТРИЙ ИОСИФОВИЧ

МПК / Метки

МПК: H02K 29/00

Метки: вентильный, электродвигатель

Опубликовано: 07.02.1983

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-995216-ventilnyjj-ehlektrodvigatel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Вентильный электродвигатель</a>

Похожие патенты