Вентильный электродвигатель

(54) ВЕН (57) Изо тротехни электрод улучшени стик. Ве содержит фюить ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Д ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 817896, кл. И 02 К 2906, 1981,Авторское свидетельство СССРР 1522353, кл. Н 02 К 29/06, 1989. ТИЛЬЕ 1 ЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ бретение относится к элексе, в частности к вентильным вигателям. Цель изобретения - е энергетических характеритильный электродвигатель синхронную машину 1, трехи 10. ЯО 1654915 2Фаэный мостовой преобразователь 2 частоты, датчик 3 положеция ротора, распределитель 5 импульсов, два логических блока 8, 10 из логических элементов ИСКЛОИ 01 ЧЕЕ ИЛИ, шифратор 12. Иийратор 12 Формирует шесть последовательностей импульсов по определенным логическим. выражениям, которые поступают на входы управления преобразователем 2 частоты. В результате годограф вектора поля статора вентильного электродвигателя Формируется по форме шестиугольника или двенадцатиугольника. Таким образом при сохранении высокой равномерности вращения улучшаются энергетические характеристики за счет снижения динамических потерь. 7 ил.Изобретение относится к электротехнике, в частности к вецтильнымэлектродвигателям, и может быть использовано в различных системахавтоматизированного электропривода,Целью изобретения является улучшение энергетических характеристик,На фиг,1 представлена структурноункциоцальцая схема вентильного10электродвигателя; ца фиг.2 " временные диаграммы, поясняюшие работу отдельньгх блоков, эпюры цанряхсенийна фазах электродвигателя и годограф вектора поля статора для случая 15формирования его по Форме "шестиугольника"; ца фиг,5-7 - соответственноСтруктурно-функциональная схема вентильного электродвигателя, временныеиаграммы, пояснящие работу отдельных блоков, эпюры напряжений на фазах:электродвигателя и годограф вектораПоля статора для случая формированияЕго по форме "двенадцатиугольника",Вентильньп электродвигатель (фиг. 1 255) содержит трехфазную синхронную машину 1, секции обмотки которой подкпючены к выходам основного трехфазцого мостового преобразователя 2 частоты, механически соединенный с рото-ром синхронной машины датчик 3 положения ротора фазоврашательного типас трехфазной первичной обмоткой, подключенной к выходам дополнительногоехфазного преобразователя 4 частоР35ты, входы которого подключены к выходам распределителя 5 импульсов,вход которого подключен к выходу геератора 6 тактовых импульсов, формирователь 7 прямоугольных импуль 40сов, вход которого подключен к выходНой обмотке датчика 3 положения ротора, а выход соединен с объединенНыми входами из трех логических элеМентов ИСКЛЮЧАВШЕЕ ИЛИ первой группы 8, другие входы которых подключены к выходам распределителя 5 импульсов, одноканальньп делитель 9 частоты, вход которого подключен к выходуформирователя 7 прямоугольных им 50пульсов, а к выходу подключены объединенные входы трех логических элементов ИСКДЗЧЛ 101 ЕЕ ИЛИ второй группы 10, другие входы которых подключены через трехканальный делитель 1155частоты к выходам распределителя 5импульсов. Кроме того, введен ыифратор 12, первые три входа которогоподключены к выходам первой группы 8 логических элементов ИСКЛЮЧЛЯГЕЕ ИЛИ, вторие три входа шифратора 12 подключены к выходам логических элементов ИСКЛР)ЧЛИГ 1 ЕГ. ИЛИ второй группы 10, а шесть выходов шифратора 12 соединены с входами управления трехфазного мостового преобразователя 2 частоты.Вентильцьй электродвигатель работает следулцим образом.Импульсы напряжений прямоугольной формы (Лиг.2) со сдвигом друг относительно друга на 120 эл.град и сква ностью равной 2 ХП Ху Хс снимаемые с распределителя 5 импульсов, подаютсп па первые раздельные входы трех логических элементов ИСКЛЮЧЛЮЦЕГ ИЛИ первой группы 8 и одновременно на входы дополнительного трехфазного преобразователя 4 частоты, к выходам которого подключена первичцая трехфазная обмотка датчика 3 полохсения ротора. Наводимое в выходной обмотке датчика 3 высокочастотное переменное напряжение поступает на формирователь 7 прямоугольных импульсов, фаза (частота) прямоугольных импульсов Х которого меняется относительно фазы (частоты) импульсов распределителя 5 в строгой зависимости от положения ротора датчика. При повороте вала машины в логических элементах ИСКЛЮЧАЮГ 1 ЕЕ ИЛИ первой группы 8 формируются широтно-модулированные три последовательности импульсов типа "церавнознач ность: Хс 1л,с ХХХс Ф Хс с периодическим законом модуляции и частотой модуляции, равной частоте врацения ротора машины. При этом длительность меняется от 0 до 1 и от 1 до 0 за каждое мехсполюсное перемещение ротора датчика 3, а фазовый сдвиг в 120 эл.град. определяется.наличием фаэового сдвига на 120 эл.град. между напряжениями: ХД, Хь ХСОдновременно ца выходе трех логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы 10 формируются вторые три последовательности широтно-модулированных импульсов типа "неравнозначность: УП Ф У; УбД %3 также с периодическим законом модуляции, но частотой в два раза меньшей основной частоты. Их длительность также меняется от 0 до 1 и от 1 до 0 и фазовьп сдвиг определя"ме. Это объясняется равенством между частотой импульсов Уо = ГЬ =распределителя 5 и частотой импульсов Х и, соответственно, междуЕ,гачастотой импульсов ЕЦО 2й Ь Ехс,сов Г р = - , так как частота вращения поля ротора датчика 3 положенияравна нулю, При пуске электродвигателя производятся все логические операции между выходными импульсами функциональных блоков 8, 4, 3, 5, 6,10, 11, 7 в соответствии с эпюрами,представленными на Ьиг.2 и 3.При включении питания относительный сдвиг Ьаз между импульсами распределителя 5 импульсов и выходнымсигналом датчика 3 положения ротораобусловлен пространственным положением ротора датчика 3 и последовательностями импульсов самого распределителя 5 импульсов, которые непрерывно при пуске следуют повторяются) на выходах каждого функционального блока. В результате на фазе А(фиг.3) повторяется единичный положительный импульс наибольшей длительности, на Фазах В и С следуютединичные отрицательные импульсы меньшей длительности, что соответствуетрезультирующему вектору статораэлектродвигателя согласно. изображенному на Ьиг,5,В результате Ьазы импульсов Х,и У, относяциеся к датчику 3 положения, начинают перемещаться относительно импульсов распределителя 5импульсов: Х, ХЬ, Х и соответственно импульсов Уб, У, У блока 11,что приводит к уменьшению Относитель 45но начального длительности положительного единичного импульса на фазе А, уменьшению длительности отрицательного единичного импульса на фазе В и увеличению длительности от"рицательного единичного импульсана фазе С, что соответствует некоторому смещению результирующего векто ра статора электродвигателя противчасовой стрелки в сторону точки я всоответствии с Фиг.4, Это ведет кперемещению роторов двигателя 1 идатчика 3 положения, осуцествляюцего,в свою очередь, Ьазовое смещение им" РУльсов Х и Уг 1 относительно импУльсов соответственно Х, Х, Х и УОУ, У, сиещая результирующий веь тор статора электродвигателя в сторону точки я в соответствии с Ьиг.4.Далее процесс повторяется непрерывно и результирующий вектор статора про" ходит точки О, г, з, с и далее точку еоТаким образом, электродвигатель разогнался, образуемая на выходе датчика 3 положения частота врацения суммируется с частотой выходных импульсов распределителя 5. В результате импульсы Хг 1 и Уг имеют более высокую частоту (фиг,2), что соответствует выходу электродвигателя на режим работы, соответствующий его естественной механической характеристике.Такии образомв вентильном электродвигателе улучшаются энергетические характеристики по сравнению с формированием синусоидального поля статора за счет снижения динамических потерь при сохранении высокой равномерности врацения и точности позиционирования путем Ьормирования годографа вектора поля статора в виде многоугольников.Формула из ОбретенияВентильный электродвигатель, содержаций трехфазную синхронную машину, секции обмотки которой подключены к выходам основного трехфазного мостового преобразователя частоты, механически соединенный с ротором синхронной машины датчик положения ротора фазоврацательного типа с трехфазной первичной обмоткой, подключенной к выходам дополнительного трехфазного преобразователя частоты, входы которого подключены к выходам распределителя импульсов, вход ко" торого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, формировательпрямоугольных импульсов, вход которого подключен к. выходной обмотке датчика положения ротора, а выход соединен с объединенными входами трех логических. элементов ИСКЛЮЧАВЦЕК ИЛИ первой группы, другие входы кото" рых подключены к выходам распределителя импульсов, о т л и ч а ю ц и йс я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, в негодополнительно введены трехканальныйделитель частоты, одноканальный делитель частоты, вторая группа из трехлогических элементов ИСКДОЧЛВРЕЕ ИЛИи шифратор с ыестью входами и шестьювыходами, при этом вход одноканального делителя частоты подключен к выходу формирователя прямоугольных импульсов, а выход соединен с объединенными входами из трех логическихэлементов ИСКДОЧЛЮЦЕЕ ИЛИ второй группы, другие входы которых подключены через трехканальный делитель частоты к выходам распределителя импульсов, первые три входа шифратора подключены к выходам трех логических элементов ИСКЛЮЧЛР)ЛЕГ ИХП первой группы, вторые три входа шифратора подключены к выходам трех логических элементов ИСКЛ 10 ЧЛЮ 1 ЕЕ ИЛИ второй группы, а шесть выходов шифратора соединены с входами управления трехфазного мостового преобразователя частоты,