Вентильный электродвигатель

(51)4 Н 0 02 Н 02 К 2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ 5 озон.5 (08 льство 29/06, ОЛВИГА ится к элекявляе ени гулирав остигает эле СО ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретение относротехнике. Целью изобрся расширение диапазончастоты вращения. Цельвведением в вентильный.801372575 тель по крайней мере одной дополнительной группы, например, 32 ключей33 34, 35 преобразователя частоты 5.Одни выводы ключей 33, 34, 35 объединены и подключены к зажиму 8 источника питания. Другими силовыми выводами указанные ключи связаны с секциями 19, 20, 21 соответственно обмотки4 якоря. В результате в электроприводе при управлении от источника управляющего сигнала имеется возможностьперестраивать структуру электропривода и получать различные механическиехарактеристики. При этом обеспечивается рекуперация энергии в источниклитания. 6 ил.Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано вэлектроприводах с вентильными электродвигателями и является усовершенствованием изобретения по авт. св.Ф 1241364.Цель изобретения - расширение диапазона регулирования частоты вращения.10На фиг.1 представлена блок-схемавентильного электродвигателя с двумятрехсекционными обмотками якоря; нафиг.2 - схема блока управления ключами вентильного электродвигателя;на фиг.З - блок-схема вентильногоэлектродвигателя с четырьмя трехсекционными обмотками якоря; на фиг.4эпюры напряжений управляющих сигналоввентильного электродвигателя, иэображенного на фиг.1; на фиг.5 - механические характеристики вентильногоэлектродвигателя с двумя группамиобмоток якоря; на фиг.6 - механические характеристики вентильного электродвигателя, изображенного на фиг,З.Вентильный электродвигатель содержит электромеханический преобразователь 1, выполненный на базе синхронной машины, снабженной индуктором 2(фиг.1) с числом пар полюсов, равнымр, и якорем с двумя обмотками 3 и 4.Каждая группа обмоток составлена изтрех секций, подключенных к выходупреобразователя 5 частоты.35Преобразователь 5 частоты содержитдве основные группы 6 и 7 ключей.Группа 6 составлена из трех ключей8-10, одни силовые выводы которыхобъединены и подключены к зажиму 11источника постоянного тока. Другиесиловые выводы ключей 6 - 8 первойосновной группы соединены соответственно с секциями 12- 14 первой обмотки3 якоря, Вторая основная группа 745составлена из трех ключей 15 - 17,одни силовые выводы которых объединены и подключены к второму зажиму 18источника постоянного тока. Другиесиловые выводы ключей 15 - 17 соединены соответственно с секциями 195021 второй обмотки 4 якоря,Преобразователь частоты содержитдополнительную группу, составленнуюиз последовательно соединенных междусобой ключей 22-27. Точки соединения55ключей 22 - 27 подключены соответственно к секциям 19 - 2 1 второй обмотки 4 якоря, Точки соединения ключей 23 - 27 и 22 подключены соответственно к секциям 14, 12 и 13 первой обмотки 3 якоря. Преобразователь 5 частоты может быть снабжен по крайней мере одной из 2(п) дополнительных групп ключей. Для вентильного электродвигателя с числом обмоток якоря, равным 2, такой группой может быть, например, группа 28, составленная из трех ключей 29 - 31, одни силовые выводы которых соединены между собой и подключены к зажиму 11 источника постоянного тока. Другие силовые выводы ключей 29-31 соединены, например, соответственно с секциями 12 14 первой обмотки 3 якоря. Согласно указанной формуле для вентильного электродвигателя с двумя обмотками якоря число дополнительно вводимых групп может равняться двум, т,е. вентильный электродвигатель может содержать вторую дополнительную группу, например, 32 ключей, аналогичную первой группе 28. Вторая дополнительная группа 32 составлена из трех ключей 33 - 35. Одни силовые выводы этих ключей объединены и подключены к зажиму 18 источника постоянного тока. Другие силовые выводы ключей 33 - 35 соединены соответственно с секциями 19 - 21 второй обмотки 4 якоря.Обмотки 3 и 4 якоря установлены с фиксированным фазовым сдвигом, равнымР (2- С)шпр1 - (-1)где Г = , --- единичная функциям )=1;число фаз вентильного электродвигателя;число обмоток якоря;р - число пар полюсов.Для рассматриваемого случая фиксиро)ванный угол равен . Если ключи 6-7,6 р15-17, 22-27, 29-31, 33-35 выполнены в виде полностью управляемых, то встречно-параллельно каждому ключу должен быть включен диод, причем диоды у ключей 22-27 управляемые и находятся в разомкнутом состоянии при параллельной работе обмоток 3 и 4 во избежание током короткого замыкания.Блок управления ключами преобразователя 5 частоты (фиг.2) содержитисточник 36 управляющих сигналов с двенадцатью выходными каналами 37-48. Источник управляющих сигналов представляет собой датчик углового поло 5 жения ротора синхронной машины. Каналы 37-39 датчика 36 подключены к управляющим входам ключей 8-10 через первый блок 49 запрета с управляющим входом 50. Каналы 40-45 датчика 36 углового положения связаны с управляющими входами ключей 22-27 через последовательно соединенные функциональный преобразователь 51 и второй блок 52 запрета с управляющим входом 53. Каналы 40-45 указанного датчика через последовательно соединенные третий 54 и четвертый 55 блоки запрета с управляющими входами 56 и 57 соответственно связаны с управляющими входами ключей 29-31. Дополнительные выходы блока 54 запрета подключены к управляющим входам ключей 33-35 преобразователя частоты. Управляк,цие входы ключей 15-17 соединены с каналами 46- 25 48 датчика 36 непосредственно. Управляющий вход 50 блока 49 запрета и управляющий вход 57 блока 55 запрета объединены. 30Управляющий вход 53 блока 52 запрета и управляющий вход 56 блока 54 запрета подключены соответственно к входу 57 и выходу инвертора 58.При выполнении синхронной машины вентильного электродвигателя с че 35 тырьмя обмотками якоря, т.е. при наличии еще двух обмоток 59 и 60 якоря, вентильный электродвигатель содержит дополнительные группы 61-63 из после 40 довательно соединенных ключей, подключенные к секциям 12-14, 19-21 и секциям 64 обмоток 3,4,59 и 60 и ключам основных. групп 6 и 7 по описанной схеме. Согласно формуле 2(п) вен 45 тильный электродвигатель с четырьмя обмотками якоря будет содержать 6 групп ключей, т,е. наряду с группами 28 и 32 он будет содержать дополнительные группы 65-68 с тремя ключами в каждой группе. Соединение ключей50 в каждой из групп и подключение их к обмоткам якоря осуществляется по той же схеме, что и в случае выполнения синхронной машины вентильного электродвигателя с двумя якорными обмотками. При этом силовые ключи 69 и 70 групп 65 и 66 связаны с секциями 64 обмоток 59 и 60 соответственно. Вентильный электродвигатель работает следующим образом.Наличие сигнала на ключе, соответствующего одной из эпюр напряжений(фиг.4), соответствует открытому состоянию ключа, На интервале времени ,-с вентильный электродвигатель работает с последовательным соединением обмоток 3 и 4 якоря (фиг. 1). Это обеспечивается тем, что на управляющих входах 50 и 53 блоков 49 и 52 запрета (фиг,2) присутствуют разрешающие единичные сигналы, а на управляющем входе 56" блока 54 запрета - запрещающий сигнал. Коммутация ключей 8 - 10, 15 - 17 и 22-27 осуществляется по алгоритму, представленному на фиг,5, Этому режиму соответствует механическая характеристика 71.На интервале времени С-вентильный электродвигатель работает с подключением к источнику питания только одчой обмотки 4 якоря, что соответствует случаю, когда вентильный электродвигатель снабжен только одной из 2(п) дополнительных групп. Этот режим обеспечивается блокировкой управляющих сигналов посредством блоков 49, 52 и 55 запрета, поступающих на ключи 8-10, 22-27 и 29-31, Разрешающие сигналы поступают на ключи 15-17 и 33-35. Этому режиму работы соответствует механическая характеристика 72 (фиг. 5) .На интервале времени-С вентильный электродвигатель работает с параллельным подсоединением обмоток 3 и 4 якоря к источнику питания, Это соответствует случаю, когда вентильный электродвигатель снабжен двумя дополнительными группами 28 и 32 ключей с ключами 29-31 и 33-35 соответственно, Этот режим обеспечивается наличием разрешающих сигналов на входах 50, 56 и 57 блоков 49, 54 и 55 запрета и запрещающих сигналов на входе 53 блока 52 запрета. Происходит коммутация ключей 8-10, 15-17 29-31 и 33-35 по алгоритму, представленному на фиг.5. Этому режиму соот- ветствует механическая характеристика 73.При выполнении синхронной машины с четырьмя обмотками 3,4,59 и 60 якоря возможно получить восемь механических характеристик 74-81 (фиг,6) вентильного электродвигателя. Обеспечивается это следующим образом.5 137257Механическая характеристика 74соответствует параллельному подключению к источнику питания четырех обмоток 3, 4, 59 и 60 якоря при заблокированных ключах дополнительных групп61 - 63.Механическая характеристика 75соответствует параллельному подключению к источнику питания обмоток 59,60 и 4 якоря при заблокированных ключах групп 6, 28 и 61 - 63.Механическая характеристика 76 соответствует параллельному подключению к источнику питания двух обмоток4 и 60 якоря при заблокированных ключах групп 6,28, 61-63, 67 и 68.Механическая характеристика 77 соответствует подключению к источникупитания одной обмотки 4 якоря приразблокированных ключах только двухгрупп 7 и 32.Механическая характеристика 78соответствует параллельному подключению к источнику питания двух групп 26обмоток 3 и 59, 4 и 6 якоря, причемобмотки в группах соединены последовательно. Это обеспечивается разблокировкой следующих групп ключей преобразователя 5 частоты: 6, 61, 68 и69) 63, 7.Механическая характеристика 79соответствует последовательному подключению к источнику питания обмоток60 и 4 якоря при заблокированных ключах групп 6, 28, 32, 61, 62, 67, 6835и 70,Механическая характеристика 80соответствует последовательному подключению к источнику питания обмоток4, 59 и 60 якоря при заблокированныхключах групп 6,28, 32, 61 и 68-70.Механическая характеристика 81соответствует последовательному подключению к источнику питания обмоток 4 В3, 4, 59 и 60 якоря при заблокированных ключах дополнительных групп 28,32 и 67-70.Вентильный электродвигатель с обмотками якоря 3, 4, 59 и 60 можетбыть снабжен по крайней мере однойиз 2(п)=6, например третьей, дополнительной группой 68 ключей. Такойвентильный электродвигатель может 56обеспечить две механические характеристики 81 и 79.Предлагаемое техническое решение позволяет в случае отказа, связанного, например, с обрывом секций обмоток якоря или ключей преобразователя частоты, изменить алгоритм работывентильного электродвигателя так, чтобы отказ укаэанных элементов привел только к определенному сокращению функциональных воэможностей вентиль- ного электродвигателя, но не повлиял на его работоспособность.Управление вентильным электродвигателем может осуществляться как по разомкнутой схеме, например, от задающего генератора, так и по замкнутой схеме по сигналам датчика положения ротора.Ввод в структуру преобразователя частоты по крайней мере одной из 2(п) дополнительных групп поключей в каждой позволит реализовать многоскоростной электродвигатель, расширить возможность регулирования за счет варьирования структуры вентильного электродвигателя, реализовать режим генераторного торможения с отдачей энергии в сеть при переходе от более скоростного режима к менее скоростному, повысить надежность вентильного электродвигателя за счет резервирования, при этом обмотки якоря могут работать как совместно, так и раздельно.формула изобретенияВентильный электродвигатель по авт. св. У 1241364, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования частоты вращения, введена по крайней мере одна из 2(п) дополнительных групп ключей, число которых в группе равно числу фаз вентильного электродвигателя, при этом одни силовые выводы ключей в группе объединены и подключены к соответствующему зажиму источника питания, другой силовой вывод каждого ключа соединен с соответствующей секцией одной иэ групп якорных обмоток вентильного электродвигателя.1372575 Составител Техред М.Д дактор В.Петраш Подписно ул. Проектная, 4 Укгород енно-полиграфическое предприятие,оизво Заказ 497/53 ТиВПИИПИ Государств по делам изобрет113035, Москва, ЖА,ГоловченкоП( Корр е к тор Л, Пили и е н к ах 583нного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5