ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД


RU (11) 2012991 (13) C1

(51) 5 H02P6/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4814635/07 
(22) Дата подачи заявки: 1990.04.16 
(45) Опубликовано: 1994.05.15 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники 
(72) Автор(ы): Михеев Ю.Ф.; Лапа А.Е.; Пахомов С.Л.; Янущик И.А.; Мельников Б.А.; Нисневич М.З. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 

Использование: в электроприводах с двухфазными синхронными двигателями. В электропривод введены дополнительные пары диодов 27, 28; 33, 34; 29, 30; 25, 26, соединенные соответствующим образом с диодами основных пар 35, 36; 37, 38; 39, 40; 31, 32 и 23, 24, связанные с секциями 2, 3, 4, 5 якорной обмотки синхронного двигателя. Введенные дополнительный транзисторный ключ 43 и резистор 41 в его базовой цепи включены в цепи моста, образованного диодами 23, 24; 27, 31 и 35, 36 одной ячейки коммутатора. Аналогичный ключ 44 и резистор 42 имеются и в другой ячейке коммутации. Указанные элементы образуют контуры торможения при остановке двигателя, что способствует быстрому его торможению. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с двухфазными синхронными двигателями.

Известен вентильный электропривод, содержащий двухфазный синхронный двигатель, два электронных коммутатора, выполненных в виде реверсивных транзисторных мостов, в диагональ которых включены обмотки фаз двигателя, синусно-косинусный датчик положения ротора с входной и двумя выходными обмотками, задатчик скорости через модулятор, подключенный к входной обмотке датчика положения ротора, выходные обмотки которого соединены через фазочувствительные выпрямители к управляющим входам коммутаторов.

В этом электроприводе используется непрерывный способ регулирования напряжения на обмотках фаз двигателя, при котором для управления транзисторами коммутаторов необходимо применять сложные усилительные каскады, что приводит к усложнению электропривода, возрастанию массы блока управления и потерь в нем вследствие низких коэффициентов усиления транзисторов.

Известен также вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель, датчик положения ротора и электронный коммутатор, выполненный по трехфазной мостовой схеме на транзисторах, управляемых импульсными способами.

Известны структуры вентильных электроприводов с трехфазными и двухфазными двигателями, в которых каждая фаза питается от отдельного электронного коммутатора, выполненного в виде однофазного мостового транзисторного инвертора, управляемого широтно-импульсным способом. Использование импульсных способов управления мостовыми коммутаторами позволяет улучшить энергетические характеристики электроприводов, но при этом возникают трудности в обеспечении надежной защиты транзисторов от сквозных токов, протекающих по стойкам коммутатора, при их переключении. Это обстоятельство ограничивает возможный диапазон частот модуляции, снижает надежность работы силовых транзисторов, повышает требования к ним по габаритной мощности, а временные задержки, которые, как правило, вводятся в схему управления с целью исключения сквозных токов, приводят к искажению формы тока в фазах двигателя.

Известен вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель с обмоткой якоря, состоящей из четырех секций, по две секции в каждой фазе, последовательно с которыми соединены транзисторные ключи однополярного электронного коммутатора. Для улучшения энергетических характеристик привода в секции обмотки введены источники вольтодобавки, сфазированные с ЭДС вращения двигателя и выполненные с использованием вольтодобавочного дросселя.

Применение вольтодобавочного дросселя в вентильном электроприводе приводит к увеличению его массогабаритных показателей и снижению быстродействия.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вентильный электродвигатель по авт. св. СССР N 1670753, кл. Н 02 К 29/06, 1989.

Известный электропривод содержит двухфазный синхронный двигатель с двумя ячейками коммутации, каждая из которых образована двумя сдвинутыми на 180 эл. град. секциями фазы обмотки якоря и двумя силовыми транзисторными ключами, эмиттеры которых соединены с одним выводом источника питания, а объединенные первые выводы секций фаз ячеек коммутации соединены со вторым выводом источника питания, два диода, один силовой вывод каждого из которых соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, пять основных пар диодов, в первой, второй, четвертой и пятой парах диоды включены последовательно-встречно, катоды диодов первой основной пары соединены со вторыми выводами секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, общая точка их анодов - с одним выводом резистора, второй вывод которого связан с базой дополнительного транзисторного ключа и объединенными катодами диодов пятой пары, катоды диодов второй основной пары соединены со вторыми выводами секций обмотки якоря второй ячейки коммутации, катод каждого диода третьей основной пары соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, а объединенные катоды диодов четвертой основной пары соединены с эмиттером дополнительного транзисторного ключа, синусно-косинусный датчик положения ротора синхронного двигателя, последовательно соединенные задатчик скорости и модулятор, выходом подключенный к входной обмотке упомянутого датчика положения ротора, выходные обмотки которого соединены с входами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами широтно-импульсных модуляторов, вторыми входами подключенных к выходу генератора пилообразного напряжения.

Недостатком прототипа являются сложность структуры электропривода и низкие энергетические показатели, вследствие того, что в нем импульсное регулирование напряжения в секциях фаз обмотки якоря осуществляется отдельными импульсными регуляторами напряжения, а силовые транзисторные ключи по командам отдельного формирователя зоны коммутации обеспечивают только подключение в определенной очередности секций фаз обмотки якоря к импульсным регуляторам напряжения на время, соответствующее интервалу коммутации к = 180о (полупериоду выходного напряжения датчика положения ротора). В паузах между импульсами управления импульсные регуляторы напряжения закрыты и ток в секциях протекает в прежнем направлении под действием ЭДС-самоиндукции в контуре, образованном открытыми под действием импульсов управления с формирователя зоны коммутации соответствующими силовыми транзисторными ключами и обратными диодами.

Целью изобретения является упрощение и повышение энергетических показателей электропривода.

Сущность изобретения заключается в том, что вентильный электропривод содержит двухфазный синхронный двигатель с двумя ячейками коммутации, каждая из которых образована двумя сдвинутыми на 180 эл. град. секциями фазы обмотки якоря и двумя силовыми транзисторными ключами, эмиттеры которых соединены с одним выводом источника питания, а объединенные первые выводы секций фаз ячеек коммутации соединены со вторым выводом источника питания, два диода, один силовой вывод каждого из которых соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря, соответствующей ячейки коммутации, пять основных пар диодов, в первой, второй, четвертой и пятой парах диоды включены последовательно-встречно, катоды диодов первой основной пары соединены со вторыми выводами секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, общая точка их анодов - с одним выводом резистора, второй вывод которого связан с базой дополнительного транзисторного ключа и объединенными катодами диодов пятой пары, катоды диодов второй основной пары соединены со вторыми выводами секций обмотки якоря второй ячейки коммутации, катод каждого диода третьей основной пары соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, а объединенные катоды диодов четвертой основной пары соединены с эмиттером дополнительного транзисторного ключа, синусно-косинусный датчик положения ротора синхронного двигателя, последовательно соединенные задатчик скорости и модулятор, выходом подключенный к входной обмотке упомянутого датчика положения ротора, выходные обмотки которого соединены с входами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами широтно-импульсных модуляторов, вторыми входами подключенных к выходу генератора пилообразного напряжения.

Новым является то, что второй вывод одного из диодов третьей основной пары соединен с первым выводом резистора, аноды диодов пятой основной пары соединены соответственно с коллекторами транзисторных силовых ключей первой ячейки коммутации, а аноды диодов четвертой основной пары - соответственно с общими точками соединения катодов диодов первой основной пары и вторых выводов секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, второй силовой вывод первого из двух упомянутых диодов связан с эмиттером первого дополнительного транзистора, каждый широтно-импульсный модулятор снабжен третьим входом и вторым выходом, а генератор пилообразного напряжения - вторым выходом, соединенным с третьими входами широтно-импульсных модуляторов, выходы каждого из которых связаны с базами силовых транзисторных ключей соответствующей ячейки коммутации, и введены четыре дополнительные пары диодов, во второй и четвертой парах диоды включены последовательно-встречно, каждый диод первой дополнительной пары анодом соединен с анодом соответствующего диода пятой основной пары, а катодом - с анодом соответствующего диода четвертой основной пары, второй дополнительный транзисторный ключ и второй резистор, первый вывод которого соединен со вторым выводом диода третьей основной пары, с объединенными анодами диодов второй основной пары и с коллектором второго дополнительного транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с объединенными катодами диодов второй дополнительной пары, анод каждого из которых связан с общей точкой соединения катода соответствующего диода основной пары, второго вывода соответствующей секции обмотки якоря второй ячейки коммутации, катодом одного из диодов третьей дополнительной пары, анод каждого из которых соединен с анодом одного из диодов четвертой дополнительной пары и коллектором соответствующего силового транзисторного ключа второй ячейки коммутации, объединенные катоды диодов четвертой дополнительной пары подключены к базе второго дополнительного транзисторного ключа и второму выводу второго резистора.

На фиг. 1 приведена схема вентильного электропривода; на фиг. 2 - принципиальная схема генератора треугольных напряжений и широтно-импульсных преобразователей; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу вентильного электропривода.

Вентильный электропривод (фиг. 1) содержит двухфазный синхронный двигатель с постоянными магнитами на роторе 1 и четырехсекционную обмотку на якоре. Секции 2, 3 и 4, 5, сдвинутые в каждой фазе обмотки одна относительно другой на 180 эл. град. , вместе с силовыми транзисторными ключами 6, 7 и 8,9 соответственно образуют две ячейки 10 и 11 коммутации. Транзисторы 6-9 соединены эмиттерами с одним выводом источника питания, а объединенные первые выводы секций 2, 3 и 4, 5 фаз ячеек коммутации соединены со вторым выводом источника питания. На валу синхронного двигателя установлен синусно-косинусный датчик 12 положения ротора синхронного двигателя с входной обмоткой 13 и двумя выходными обмотками 14 и 15, которые подключены к входам двух фазочувствительных выпрямителей 16 и 17 соответственно. К входной обмотке 13 датчика 12 положения ротора подключен модулятор 18, соединенный входом с выходом задатчика скорости 19. Электропривод также содержит два диода, пять основных пар диодов, введенные четыре дополнительные пары диодов, генератор 20 пилообразных напряжений, снабженный вторым выходом, широтно-импульсные модулятора 21, 22, каждый из которых снабжен вторым выходом и третьим входом. Первые входы модуляторов 21, 22 подключены к выходам фазочувствительных выпрямителей 16, 17 соответственно, а вторые и третьи входы модуляторов соответственно - к первому и второму выходам генератора 20. Выходы широтно-импульсных модуляторов 21, 22 связаны соответственно с базами силовых транзисторных ключей 6, 7 и 8, 9, которые соединены коллекторами соответственно с анодами диодов 323, 24 пятой основной пары и с анодами диодов 25, 26 четвертой дополнительной пары. Диоды 27, 28 первой дополнительной пары соединены анодами соответственно с анодами диодов 23, 24 пятой основной пары, а диоды 29, 30 третьей дополнительной пары соединены анодами с анодами диодов 25, 26 четвертой дополнительной пары. Катоды диодов 27, 28 соединены с анодами диодов 31, 32 четвертой основной пары соответственно, а катоды диодов 29, 30 соединены соответственно с анодами диодов 33, 34 второй дополнительной пары. Катоды диодов 35, 3у6 первой основной пары соединены со вторыми выводами секций 2, 3 обмотки якоря ячейки коммутации 10, а катоды диодов 37, 38 второй основной пары соединены со вторыми выводами секций 4, 5 обмотки якоря ячейки 11 коммутации. К объединенным анодам диодов 35, 36 первой основой пары и к объединенным анодам диодов 37, 38 второй основной пары подключены соответственно аноды диодов 39, 40 третьей основной пары, коллекторы и через резисторы 41, 42 базы дополнительного и второго дополнительного транзисторных ключей 43 и 44, соединенные соответственно с объединенными катодами диодов 23, 24 пятой основной пары и объединенными катодами диодов 25, 26 четвертой дополнительной пары. Эмиттер дополнительного транзисторного ключа 43 соединен с объединенными катодами диодов 31, 32 четвертой основной пары и с катодом первого диода 45, а эмиттер второго дополнительного транзисторного ключа 44 соединен с объединенными катодами диодов 33, 34 второй дополнительной пары и с катодом второго диода 46. Аноды диодов 45 и 46 соединены с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации.

Генератор 20 (фиг. 2) пилообразных напряжений содержит интегратор, выполненный на операционном усилителей 47, резисторах 48, 49 и конденсаторе 50, и инвертор, выполненный на аналогичном усилителе 51 с резисторами 52, 53. Выход интегратора 47 "Вых. 1" и выход инвертора 51 "Вых. 2" являются выходами генератора 20. Вход генератора 20 предназначен для подключения к генератору прямоугольных импульсов через конденсатор 54, осуществляющий развязку по постоянному току.

Широтно-импульсный модулятор 21 (22) выполнен на двух компараторах 55, 56 (570 58) и логических элементах И и ИЛИ-НЕ 59, 60 (61, 62) соответственно.

Инвертирующие входы компараторов 56 (58) являются первыми входами "Вх. 1" широтно-импульсных модуляторов 21 (22), вторыми входами "Вх. 2" которых являются инвертирующие входы компараторов 55 (57). Третьими входами "Вх. 3" широтно-импульсных модуляторов 21 (22) служат неинвертирующие входы компараторов 55, 56 (57, 58). Резисторы 63-70 предназначены для ограничения входных токов компараторов, а резисторы 71-74 - для обеспечения необходимого уровня входных напряжений логических элементов 59-62.

Выходы элементов 59-62, являющиеся выходами широтно-импульсных модуляторов 21, 22 должны быть соединены с управляющими входами силовых транзисторных ключей через промежуточные усилители, которые могут быть выполнены по различным схемам с трансформаторной или оптронной развязкой. Исполнение этих устройств принципиального значения для предмета изобретения не имеет, поэтому и не показано на фиг. 2.

Практическая реализация остальных узлов предлагаемого электропривода не вызывает затруднений. Модулятор 18, фазочувствительные выпрямители (демодуляторы) 16, 17 выполнены на операционных усилителях типа 14ОУД8А с ключами (микросхема 590КН4) на входе, которые управляются от отдельного генератора прямоугольных напряжений, используемого также для формирования пилообразного напряжения в генераторе 20. Эти узлы могут быть реализованы по различным схемам, например, приведенным в (см. Ю. М. Беленький, Г. С. Зеленкова, А. Г. Микеров. "Опыт разработки и применение бесконтактных моментных приводов", Ленинград, 1987, ЛДНТП, с. 16, 17).

В качестве дополнительного и второго дополнительного транзисторных ключей 43 и 44 применены транзисторы типа 2Т825А, а в качестве диодов 23-26 и 27-40 применены соответственно диоды типа 2Д212А и 2Д213А. При практической реализации вентильного электропривода использовались два механических модуля двигателей, выполненные на основе двухфазных, четырехсекционных синхронных двигателей типа ДБМ63-0,6-3-2 и ДБМ150-4-03-2 с датчиком положения ротора - синусно-косинусным вращающимся трансформатором ВТ60.

На фиг. 3 введены следующие обозначения: U1 - выходное напряжение задатчика скорости; U2 и U3 - выходные синусоидальные напряжения фазочувствительных выпрямителей 16 и 17 соответственно. U4 и U5 - выходные напряжения интегратора 47 и инвертора 51 генератора 20. U55 и U56 - выходные напряжения компараторов 55 и 56; U6 и U7 - выходные импульсы элементов 59, 60 (импульсы на первом и втором выходах ШИМ 21); U57 и U58 - выходные напряжения компараторов 57 и 58. U8 и U9 - выходные импульсы элементов 61, 62 (импульсы на первом и втором выходах ШИМ 22).

Работает электропривод следующим образом.

С задатчика скорости 19 напряжение управления U1 (фиг. 3) поступает через модулятор 18 на первичную обмотку 13 синусно-косинусного датчика положения ротора (ДПР) 12, в результате чего на его вторичных обмотках 14 и 15 формируются модулированные напряжения, изменяющиеся по гармоническому закону и сдвинутые одно относительно другого на 90 эл. град.

Фазочувствительные выпрямители (ФЧВ) 16 и 17 формируют из выходных напряжений ДПР синусоидальные напряжения U2 и U3, которые сравниваются в компараторах 55-58 широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 21 и 22 с выходными разнополярными пилообразными напряжениями U4 и U5 генератора 20 (фиг. 3). На выходах компараторов 55-58 при этом формируются прямоугольные импульсы U55-U58. При положительной полуволне выходных напряжений U2 и U3 ФЧВ 16 и 17, из прямоугольных импульсов U55, U56 (U57, U58) соответствующие схемы И 59 (61) формируют последовательности прямоугольных импульсов U6 (U8) на включение силовых транзисторных ключей 6 и 8, а при отрицательной полуволне выходных напряжений U2 и U3, уже схемы ИЛИ-НЕ 60 (62) формируют последовательности прямоугольных импульсов U7 (U9) из выходных импульсов U55, U56 (U57, U58) соответствующих компараторов на включение ключей 7 и 9, при этом импульсы U6, U8 на первых выходах ШИМ 21, 22 (элементах 59, 61) отсутствуют и ключи 6, 8 закрыты.

В течение действия импульсов ШИМ 21 (22) силовой транзисторный ключ (СТК) 6 (8) открыт и ток от плюса (первого зажима) источника питания протекает по цепи: транзисторный ключ 6 (8), диод 27 (29), секция 2 (4) фазы двигателя, минус (второй зажим) источника питания. Пока открыт СТК 6 (8) и по диоду 27 (29( протекает ток, база транзисторного ключа 43 (44) оказывается соединенной через диод 23 (25) с плюсом источника питания, а падение напряжения на диоде 27 (29) является для его входной цепи ("эмиттер-база") запирающим (плюс на базе минус на аноде диода 31 (33) и, следовательно, транзисторный ключ 43 (44) во время действия импульсов ШИМ закрыт. По окончании действия импульсов U6 (U8) СТК 6 (8) закрывается и отключает секцию 2 (4) и входную цепь транзисторного ключа 43 (44) от источника питания. Под действием наведенной в секции 2 (4) ЭДС самоиндукции по цепи: диод 45 (46) переход эмиттер-база ключа 43 (44), резистор 41 (42) и диод 35 (37) открывается ключ 43 (44). В результате ток в секции 2 (4) за счет запасенной в индуктивности магнитной энергии продолжает протекать в прежнем направлении, замыкаясь в контуре: секция 2 (4), диод 45 (46), переход эмиттер-коллектор транзисторного ключа 43 (44), диод 35 (37), секция 2 (4).

В положениях ДПР 12, когда выходные напряжения U2 и U3 ФЧВ 16 и 17 проходят через нуль и изменяют знак (фиг. 3), исчезают импульсы U6 и U8 на первых входах ШИМ 21 (22) на включение СТК 6 (8) и начинают формироваться импульсы U7 и U9 на вторых выходах ШИМ на включение СТК 7 и 9. Силовой транзисторный ключ 6 (8) закрывается и при включении СТК 7 (9) ток от источника питания теперь протекает по диодам 28 (30), секциям 3 (5) фаз обмотки двигателя через ключи 7 (9). Ключ 43 (44) остается при этом в закрытом состоянии, так как его база теперь через диод 24 (26) будет соединена с положительной шиной источника питания, а падение напряжения на диоде 28 (30) является для его входной цепи запирающим. В паузе между импульсами U7 и U9 СТК 7 (9) закрываются и отключают секцию 3 (5) от источника питания, а транзисторный ключ 43 (44) под действием ЭДС самоиндукции открывается по цепи: секция 3 (5), диод 45 (46), переход эмиттер-база, резистор 41 (42), диод 36 (38), секция 3 (5) и вместе с диодами 45 (46) и 36 (38) образует замкнутый контур, по которому продолжает протекать в прежнем направлении ток в секции 3 (5) под действием запасенной в ее индуктивности магнитной энергии.

При очередной смене знака напряжения на выходе ФЧB 16 (17) прекращается формирование импульсов на включение СТК 7 (9) и начинается их формирование на включение СТК 6 (8). В дальнейшем процессы в электроприводе протекают аналогичным образом, т. е. во время действия импульсов ШИМ 21, 22 силовые транзисторные ключи коммутируются в последовательности 6, 8, 7, 9 и обеспечивают путь для протекания тока по секциями 2, 4, 3, 5 от источника питания. В паузах между импульсами включаются автоматически транзисторные ключи 43 (44) и вместе с диодами 35, 36, 45 (37, 38, 46) образуют контуры для протекания тока в секциях 2, 3 (4, 5) в прежнем направлении от ЭДС-самоиндукции. Так как на каждом выходе ШИМ формируются последовательности импульсов, длительность которых изменяется на полупериоде изменения выходного напряжения ДПР по синусоидальному закону, определяемому формой огибающей напряжения ФЧВ, следовательно и на каждой секции 2-5 СТК 6-9 формируют напряжения, изменяющиеся по синусоидальному закону. В связи с тем, что секции 2, 3 и 4, 5 фаз обмотки двигателя в ячейках коммутации 10 и 11 сдвинуты одна относительно другой на 180 эл. град, 0 а сами фазы - на 90 эл. град. , то при поочередном подключении секций к источнику питания и протекании по ним непрерывного тока они будут создавать магнитные потоки, изменяющиеся в рабочие полупериоды по синусоидальному закону. Сумма магнитных потоков фаз обмотки двигателя образуtт вращающееся магнитное поле статора, взаимодействие которого с полем постоянных магнитов ротора создает вращающий момент двигателя, приводящий его ротор 1 во вращение.

При увеличении напряжения U1 с задатчика скорости 19 увеличивается скважность импульсов на выходах ШИМ и, следовательно, возрастает амплитуда первой гармоники модулированного напряжения в фазах двигателя и соответственно скорость вращения ротора 1. При вращении ротора в секциях якоря, как известно, находится ЭДС-вращения, направленная встречно приложенному напряжению. В переходных режимах работы, например, при сбросе нагрузки или уменьшении напряжения на входной обмотке 13 ДПР в системе с обратной связью по скорости скважность импульсов управления уменьшается и может стать равной нулю, т. е. ЭДС-вращения может быть больше приложенного к секциям среднего напряжения. В этом случае под действием ЭДС-вращения, работающей до переходного процесса секции, например 2 (4), автоматически открывается транзисторный ключ 43 (44) по цепи: начало секции 2 (4), диод 31 (33), переход эмиттер-база, резистор 41 (42), диод 39 (40), конец секции 2 (4). Ток в секциях меняет свое направление и протекает по цепи: начало секции 2(4), диод 31 (33), переход эмиттер-коллектор транзисторного ключа 43 (44), диод 39 (40), конец секции 2 (4). Когда работали ключи 7 (9), под действием ЭДС-вращения уже секций 3 (5) открывается снова транзисторный ключ 43 (44) по цепи: конец секции 3 (5), диод 32 (34), переход эмиттер-база, резистор 41 (42), диод 39 (40), начало секции 3 (5) и образует уже вместе с диодами 32, 39 (34, 40) контур для протекания тока по секции 3 (5) в направлении, противоположном двигательному режиму работы. Следовательно, в переходных режимах работы электропривода секции обмотки двигателя подключаются автоматически к транзисторному ключу прямой проводимости 43 и 44, при этом осуществляется автоматически перевод двигателя в режим торможения, т. е. происходит частичный "сброс" запасенной в двигателе электромагнитной энергии и его подтормаживание, что обуславливает более быстрое протекание переходных процессов в электроприводе по сравнению с известными электроприводами.

При смене полярности напряжения U1 (фиг. 3) на выходе задатчика скорости 19 изменяется на 180 эл. град. фаза выходного напряжения модулятора 18 и, соответственно фаза напряжений U2 и U3 на выходах ФЧВ 16 и 17 также изменяется на 180 эл. град. , при этом изменяется очередность формирования импульсов на выходах ШИМ 21, 22. Теперь транзисторные ключи 6-9 работают в последовательности 7, 9, 6, 8, что приводит к изменению очередности коммутации секций двигателя и соответственно к изменению направления электромагнитного момента. Ротор двигателя начинает вращаться в противоположном направлении, при этом процессы в схеме электропривода происходят аналогичным образом, что и при вращении ротора двигателя "вперед".

При останове двигателя, когда снимаются импульсы управления, а также в аварийных режимах, например при исчезновении питания на электроприводе, секции 2-5 фаз обмотки двигателя отключаются силовыми транзисторными ключами 6-9 от источника питания и под действием наведенных в них ЭДС-вращения открываются автоматически транзисторные ключи 43 и 44 и вместе с соответствующими введенными диодами образуют контуры торможения. Токи в секциях 2-5 меняют свое направление и создают тормозной электромагнитный момент, противоположный моменту вращения. В результате осуществляется быстрый останов двигателя. Для ограничения бросков тормозных токов в коллекторную цепь транзисторных ключей 43 и 44 может быть включен резистор. Таким образом в электроприводе за счет введения новых элементов осуществляется импульсное регулирование напряжения, подводимого к секциям двигателя при непрерывной в них форме тока однополярными транзисторными ключами и автоматически происходит перевод двигателя в режим торможения в переходных режимах и в аварийных ситуациях, что улучшает его энергетические характеристики и повышает надежность работы. (56) Статья Беленский Ю. М. и др. Бесконтактный моментный привод для замкнутых систем автоматического управления. "Электротехника", 1986, N , с. 11-14.

Адволотник Н. П. и др. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока. Л. : Энергоатомиздат, 1984, с. 80.

Косулин В. Ю. и др. Вентильные электродвигатели малой мощности для промышленных роботов, Л. , Энергоатомиздат, 1986, с. 16-23.

Авторское свидетельство СССР N 1670753, кл. Н 02 К 29/06, 1989. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий двухфазный синхронный двигатель с двумя ячейками коммутации, каждая из которых образована двумя сдвинутыми на 180 эл. град. секциями фазы обмотки якоря и двумя силовыми транзисторными ключами, эмиттеры которых соединены с одним выводом источника питания, а объединенные первые выводы секций фаз ячеек коммутации соединены с вторым выводом источника питания, два диода, один силовой вывод каждого из которых соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, пять основных пар диодов, в первой, второй, четвертой и пятой парах диоды включены встречно последовательно, катоды диодов первой основной пары соединены с вторыми выводами секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, общая точка их анодов - с первым выводом резистора, второй вывод которого связан с базой дополнительного транзисторного ключа и объединенными катодами диодов пятой пары, катоды диодов второй основной пары соединены с вторыми выводами секций обмотки якоря второй ячейки коммутации, катод каждого диода третьей основной пары соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, а объединенные катоды диодов четвертой основной пары соединены с эмиттером дополнительного транзисторного ключа, синусно-косинусный датчик положения ротора синхронного двигателя, последовательно соединенные задатчик скорости и модулятор, выходом подключенный к входной обмотке упомянутого датчика положения ротора, выходные обмотки которого соединены с входами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами широтно-импульсных модуляторов, вторыми входами подключенных к выходу генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения энергетических показателей путем снижения потерь, второй вывод одного из диодов третьей основной пары соединен с первым выводом резистора, аноды диодов пятой основной пары соединены соответственно с коллекторами транзисторных силовых ключей первой ячейки коммутации, а аноды диодов четвертой основной пары - соответственно с общими точками соединения катодов диодов первой основной пары и вторых выводов секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, второй силовой вывод первого из двух упомянутых диодов связан с эмиттером первого дополнительного транзистора, каждый широтно-импульсный модулятор снабжен третьим входом и вторым выходом, а генератор пилообразного напряжения - вторым выходом, соединенным с третьими входами широтно-импульсных модуляторов, выходы каждого из которых связаны с базами силовых транзисторных ключей соответствующей ячейки коммутации, и введены четыре дополнительные пары диодов, во второй и четвертой дополнительных парах диоды включены последовательно встречно, каждый диод первой дополнительной пары анодом соединен с анодом соответствующего диода пятой основной пары, а катодом - с анодом соответствующего диода четвертой основной пары, второй дополнительный транзисторный ключ и второй резистор, первый вывод которого соединен с вторым выводом диода третьей основной пары, с объединенными анодами диодов второй основной пары и с коллектором второго дополнительного транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с объединенными катодами диодов второй дополнительной пары, анод каждого из которых связан с общей точкой соединения катода соответствующего диода второй основной пары, второго вывода соответствующей секции обмотки якоря второй ячейки коммутации, катодом одного из диодов третьей дополнительной пары, анод каждого из которых соединен с анодом одного из диодов четвертой дополнительной пары и коллектором соответствующего силового транзисторного ключа второй ячейки коммутации, объединенные катоды диодов четвертой дополнительной группы подключены к базе второго дополнительного транзисторного ключа и второму выводу второго резистора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru