RU2088039C1 - Controlled gate electric motor - Google Patents
Controlled gate electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2088039C1 RU2088039C1 RU94015951A RU94015951A RU2088039C1 RU 2088039 C1 RU2088039 C1 RU 2088039C1 RU 94015951 A RU94015951 A RU 94015951A RU 94015951 A RU94015951 A RU 94015951A RU 2088039 C1 RU2088039 C1 RU 2088039C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency converter
- comparators
- sections
- outputs
- armature winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах лентопротяжных механизмов звукозаписывающих устройств. The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of tape drives of sound recording devices.
Известен вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянном магните, первые выводы трех секций якорной обмотки которого объединены, двухполупериодный преобразователь частоты, выходами подключенный ко вторым выводам секций якорной обмотки, логический бок управления, выходы которого подключены соответственно к управляющим входам двухполупериодного преобразователя частоты, три компаратора с двумя входами каждый, выходы которых соединены с входами логического блока управления (заявка Японии N 62-3673, кл. H 02 P 6/02, 1987). A valve motor is known comprising an electromechanical converter with a permanent magnet inductor, the first conclusions of the three sections of the armature winding of which are combined, a half-wave frequency converter, the outputs connected to the second conclusions of the sections of the armature winding, the logical control side, the outputs of which are connected respectively to the control inputs of the half-wave frequency converter, three comparators with two inputs each, the outputs of which are connected to the inputs of the logical control unit ( Japanese Patent N 62-3673, class H 02 P 6/02, 1987).
Недостаток данного вентильного электродвигателя заключается в том, что при стабилизации частоты вращения изменение момента нагрузки приводит к изменению симметрии электромагнитных процессов в двигателе. Это приводит к уменьшению к.п.д, снижению эксплуатационных качеств и ресурса. The disadvantage of this valve motor is that when the speed is stabilized, a change in the load moment leads to a change in the symmetry of the electromagnetic processes in the engine. This leads to a decrease in efficiency, a decrease in performance and resource.
Наиболее близким аналогом к изобретению является управляемый вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянном магните и якорной обмоткой, первые выводы секций которой объединены и соединены с общей шиной вентильного электродвигателя. Вторые выводы якорной обмотки подключены к соответствующим выходам двухполупериодного преобразователя частоты, управляющие входы которого соединены с выходами логического блока управления. Вентильный электродвигатель снабжен тремя компараторами с двумя входами каждый, выходы которых подключены к соответствующим входам логического блока управления, тремя интеграторами. При этом первый вход i-го компаратора соединен со вторым выводом i-ой секции якорной обмотки, второй вход i-го компаратора подключен к входу i-ой интегрирующей цепи, а выход к входу (i-1)-ой интегрирующей цепи. Указанное подключение компараторов и интегрирующих цепей образуют кольцевое соединение (авт. свид. СССР N 1774455, кл. H 02 P 6/02, 1992). The closest analogue to the invention is a controllable valve electric motor containing an electromechanical converter with a permanent magnet inductor and an anchor winding, the first conclusions of the sections of which are combined and connected to a common bus of the valve electric motor. The second conclusions of the armature winding are connected to the corresponding outputs of the half-wave frequency converter, the control inputs of which are connected to the outputs of the logical control unit. The valve electric motor is equipped with three comparators with two inputs each, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the logical control unit, three integrators. The first input of the i-th comparator is connected to the second output of the i-th section of the armature winding, the second input of the i-th comparator is connected to the input of the i-th integrating circuit, and the output is to the input of the (i-1) -th integrating circuit. The specified connection of the comparators and integrating circuits form a ring connection (ed. Certificate. USSR N 1774455, class. H 02 P 6/02, 1992).
Недостатком указанного вентильного электродвигателя является наличие смещения на выходе интегрирующих цепей, включенных с компараторами по кольцевой схеме, что приводит к различным порогам срабатывания компараторов и, как следствие, к разным углам опережения включения секций при положительном и отрицательном значениях э.д.с. вращения. Указанное смещение появляется при изменении напряжения на двигателе в процессе управления частотой вращения. В результате на секции обмотки якоря подается напряжение несимметричной формы, что приводит к появлению дополнительных пульсаций вращающего момента, увеличению детонации в режимах управляемого вращения. The disadvantage of this valve motor is the presence of a bias at the output of the integrating circuits connected with the comparators in a ring circuit, which leads to different thresholds for the operation of the comparators and, as a result, to different lead angles for switching sections on for positive and negative emf values rotation. The specified offset appears when the voltage on the motor changes during speed control. As a result, asymmetrical voltage is applied to the armature winding sections, which leads to the appearance of additional pulsations of the torque, an increase in detonation in controlled rotation modes.
Целью данного изобретения является снижение пульсаций электромагнитного момента, детонации в режимах управляемого вращения. The aim of this invention is to reduce the pulsations of the electromagnetic moment, detonation in controlled rotation modes.
Указанная цель достигается тем, что в управляемом вентильном электродвигателе, содержащем электромеханический преобразователь с индуктором на постоянном магните и якорной обмоткой, первые выводы секций которой объединены и подключены к общей шине вентильного электродвигателя, а вторые выводы подключены к соответствующим выводам двухполупериодного преобразователя частоты, управляющими входами соединенного с выходами логического блока управления, три интегрирующие цепи, три компаратора, первый вход i-го компаратора соединен со вторым выводом i-ой секции якорной обмотки, второй вход с выходом i-ой интегрирующей цепи, выходы упомянутых компараторов подключены к соответствующим входам логического блока управления, преобразователь частоты выполнен в виде инвертора напряжения и снабжен дополнительным управляющим входом для подачи сигнала управления, а вход i-ой интегрирующей цепи соединен со вторым выводом (ioC1)-ой секции якорной обмотки.This goal is achieved by the fact that in a controlled valve electric motor containing an electromechanical converter with a permanent magnet inductor and an anchor winding, the first conclusions of the sections of which are combined and connected to the common bus of the valve electric motor, and the second conclusions are connected to the corresponding terminals of the half-wave frequency converter, the control inputs of the connected with outputs of the logical control unit, three integrating circuits, three comparators, the first input of the i-th comparator is connected to the second m output of the i-th section of the armature winding, the second input with the output of the i-th integrating circuit, the outputs of the above-mentioned comparators are connected to the corresponding inputs of the logic control unit, the frequency converter is made in the form of a voltage inverter and is equipped with an additional control input for supplying a control signal, and input i -th integrating circuit is connected to the second terminal (i o C1) of the -th section of the armature winding.
В результате указанного выполнения преобразователя частоты и подключения интегрирующих цепей обеспечивается симметричная форма напряжения на вторых выводах секций якорной обмотки, а, следовательно, уменьшается пульсация вращающего момента и снизится детонация в режиме управления скоростью вращения, Следовательно, изобретение удовлетворяет условию патентоспособности новизна. As a result of this embodiment of the frequency converter and connecting the integrating circuits, a symmetrical voltage shape is provided at the second outputs of the sections of the armature winding, and therefore, the ripple of the torque is reduced and the detonation in the speed control mode is reduced.Therefore, the invention satisfies the patentability novelty condition.
Из других источников информации не обнаружены технические решения, в которых решалась бы аналогичная задача аналогичными средствами. Следовательно, изобретение соответствует другому условию патентоспособности - изобретательский уровень. From other sources of information, no technical solutions were found in which a similar problem would be solved by similar means. Therefore, the invention meets another condition of patentability - inventive step.
На фиг. 1 представлена функциональная бок-схема управляемого вентильного электродвигателя; на фиг. 2-7 диаграммы напряжений на выходе функциональных узлов, поясняющих работу вентильного электродвигателя. In FIG. 1 is a functional block diagram of a controllable valve motor; in FIG. 2-7 voltage diagrams at the output of functional units explaining the operation of the valve motor.
Вентильный электродвигатель содержит электромеханический преобразователь 1 с индуктором на постоянном магните 2 и обмоткой якоря, первые выводы секций 3, 4, 5 которой объединены и соединены с общей шиной вентильного электродвигателя, а вторые выводы указанных секций подключены к соответствующим выходам преобразователя частоты 6, выполненного в виде инвертора напряжения и снабженного дополнительным управляющим входом для подачи сигнала управления Iупр. Вентильный электродвигатель содержит также три компаратора 7, 8, 9 и три интегрирующие цепи 10, 11, 12. Первый вход i-го компаратора 8 (7, 9) соединен со вторым выводом i-ой секции 14 (3, 5) обмотки якоря, второй вход i-го компаратора 8 (7, 9) подключен к выходу i-ой интегрирующей цепи 11 (10, 12), а выходы компараторов 7, 8, 9 соединены с соответствующими входами логического блока 13 управления. Вход i-ой интегрирующей цепи 11 (10, 12) соединен со вторым выводом (ioC1)-ой секции 5 (3, 4) обмотки якоря.The valve electric motor contains an
Преобразователь частоты выполнен в виде трехфазного моста на транзисторах 14, 15. Цепи управления базовыми токами одной из групп транзисторов, например катодной, объединены и образуют дополнительный управляющий вход преобразователя частоты для подачи сигнала управления. The frequency converter is made in the form of a three-phase bridge on transistors 14, 15. The base current control circuits of one of the groups of transistors, for example, the cathode, are combined and form an additional control input of the frequency converter to supply a control signal.
Вентильный электродвигатель работает следующим образом. Valve motor operates as follows.
При подаче напряжения на выходах компараторов 7, 8, 9 устанавливаются произвольные значения выходных сигналов. Допустим установились выходные сигналы, соответствующие напряжениям U7, U8, U9 (момент t1, фиг. 2). Под действием этих сигналов изменяются напряжения U10, U11, U12 (фиг. 3) на выходах интеграторов 10, 11, 12. В момент t2 на выходе интегратора 12 изменится полярность напряжения, компаратор 9 переключится. Это вызовет включение катодного ключа в преобразователе частоты 6, связанного с секцией 5 обмотки якоря. Потенциал U5 на втором выводе секции 5 станет нулевым, что вызовет перезарядку интегратора 11. Далее, в момент t3, когда на выходе интегратора 11 изменится полярность сигнала (фиг. 3), произойдет переключение компаратора 8 (фиг. 2). Переключение компаратора 8 вызовет переключение анодного ключа, связанного с секцией 4 обмотки якоря. Потенциал второго вывода секции 4 U4 станет положительным (момент t3, фиг. 2). Это приведет к перезаряду интегратора 10 (фиг. 3). Указанный процесс будет происходить периодически.When applying voltage to the outputs of the comparators 7, 8, 9, arbitrary values of the output signals are set. Suppose that the output signals corresponding to the voltages U 7 , U 8 , U 9 (moment t 1 , Fig. 2) are established. Under the influence of these signals, the voltages U 10 , U 11 , U 12 (Fig. 3) at the outputs of the integrators 10, 11, 12 change. At the time t 2 , the voltage polarity changes at the output of the integrator 12, the comparator 9 switches. This will cause the cathode key to be turned on in the frequency converter 6 connected to the armature coil section 5. The potential U 5 at the second output of section 5 will become zero, which will cause recharging of the integrator 11. Then, at time t 3 , when the polarity of the signal changes at the output of the integrator 11 (Fig. 3), the comparator 8 will switch (Fig. 2). Switching the comparator 8 will cause the switching of the anode key associated with section 4 of the armature winding. The potential of the second output of section 4 U 4 will become positive (moment t 3 , Fig. 2). This will lead to a recharge of the integrator 10 (Fig. 3). The specified process will occur periodically.
Таким образом, на выходах компараторов будут формироваться сигналы длительностью 180 градусов, смещенные друг относительно друга на 120 градусов. В соответствии с логикой работы логического блока управления 13 на его выходах формируются сигналы, задающие алгоритм переключения ключей преобразователей частоты. Длительность сигналов, формирующихся на выходах блока управления 120 градусов, и они смещены относительно друг друга на 120 градусов для каждой группы анодных и катодных ключей, и на 180 градусов для анодного и катодного ключей одной секции обмотки якоря. Под действием этих сигналов будет происходить поочередное переключение преобразователя 6 частоты, что приведет к периодическому подключению секций 3, 4, 5 обмотки якоря к источнику питания. В электромеханическом преобразователе наведется электромагнитное поле. Под действием этого поля ротор двигателя начнет вращаться. Осуществится пуск двигателя в синхронном режиме. Thus, at the outputs of the comparators, signals of 180 degrees duration will be formed, shifted by 120 degrees relative to each other. In accordance with the logic of operation of the logical control unit 13, signals are generated at its outputs defining an algorithm for switching the keys of the frequency converters. The duration of the signals generated at the outputs of the control unit is 120 degrees, and they are offset relative to each other by 120 degrees for each group of anode and cathode keys, and by 180 degrees for the anode and cathode keys of one section of the armature winding. Under the influence of these signals, the frequency converter 6 will alternately switch, which will lead to the periodic connection of sections 3, 4, 5 of the armature winding to the power source. An electromagnetic field is induced in the electromechanical converter. Under the influence of this field, the motor rotor will begin to rotate. The engine will start in synchronous mode.
В процессе вращения ротора в секциях 3, 4, 5 обмотки якоря будут наводится ЭДС вращения. Воздействуя по первому входу компараторов 7, 8, 9 ЭДС вращения будут ускорять моменты их переключения и тем самым переводить двигатель на коммутацию по положению ротора, так как амплитуда перезаряда интеграторов 10, 11, 12 будет уменьшаться. На номинальной частоте напряжение на выходе интеграторов U10, U11, U12 станут равны потенциалу первого вывода секций обмотки якоря, так как интеграторы не будут успевать реагировать на частые изменения напряжения на секциях U3, U4, U5, симметричные относительно общего вывода. Очередность взаимного переключения компараторов сохранится аналогичной, показанной на фиг. 2 и будет определяться моментами перехода через "ноль" сигнала ЭДС вращения. Момент перехода на коммутацию по положению определяется соотношением чувствительности входов компараторов 7, 8, 9 и может происходить после первых дискретных изменений пространственного положения вектора поля. Угол опережения включения секций обмотки якоря может регулироваться с помощью временной задержки сигналов в прямом канале компараторов.During the rotation of the rotor in sections 3, 4, 5 of the armature winding will be induced EMF rotation. Acting on the first input of the comparators 7, 8, 9, the emf of rotation will accelerate the moments of their switching and thereby transfer the motor to switching according to the position of the rotor, since the amplitude of the overcharge of the integrators 10, 11, 12 will decrease. At the nominal frequency, the voltage at the output of the integrators U 10 , U 11 , U 12 will become equal to the potential of the first output of the armature winding sections, since the integrators will not have time to respond to frequent voltage changes in the sections U 3 , U 4 , U 5 , symmetrical with respect to the common output . The mutual switching sequence of the comparators will remain the same as shown in FIG. 2 and will be determined by the moments of transition through the "zero" signal of the emf of rotation. The moment of transition to position switching is determined by the sensitivity ratio of the inputs of the comparators 7, 8, 9 and can occur after the first discrete changes in the spatial position of the field vector. The lead angle of the inclusion of sections of the armature winding can be adjusted using the time delay of the signals in the direct channel of the comparators.
При максимальном управляющем сигнале ключи 15 и 14 открываются полностью. На секции 3, 4, 5 обмотки якоря передается все напряжение от источника питания (Uпит), (фиг. 4). В момент, когда (i-1)-ая секция 3 не подключена к источнику питания в ней наводится ЭДС вращения. Если ротор неподвижен, ЭДС вращения равна нулю и на (i-1) секции 3 находится потенциал, равный 1/2 Uпит, так как она соединена с первыми выводами других секций 4, 5. То есть напряжения на вторых выводах секций обмотки якоря симметричны по форме относительно первых выводов секций обмотки якоря. Это обеспечивает симметричный перезаряд интеграторов 10, 11, 12 (фиг. 5).At the maximum control signal, keys 15 and 14 open fully. On section 3, 4, 5 of the armature winding, all the voltage from the power source (U pit ) is transmitted (Fig. 4). At the moment when the (i-1) th section 3 is not connected to the power source, the emf of rotation is induced in it. If the rotor is stationary, the rotation EMF is zero and there is a potential equal to 1/2 U pit on the (i-1) section 3, since it is connected to the first terminals of the other sections 4, 5. That is, the voltages at the second terminals of the armature winding sections are symmetrical in shape relative to the first conclusions of the armature winding sections. This provides a symmetrical recharge of the integrators 10, 11, 12 (Fig. 5).
При минимальном значении управляющего тока ключи катодной группы 14 в отличии от ключей анодной группы 15 открываются неполностью (фиг. 6). Когда секция 3 обмотки якоря не подключена к источнику питания, на ее втором выводе имеется потенциал, равный потенциалу первого вывода плюс ЭДС вращения. То есть, напряжение на втором выводе секции также будет симметрично по форме. Это обеспечит симметричный перезаряд интеграторов 10, 11, 12 (фиг. 6). Таким образом, при всех токах управления обеспечивается симметричная работа интеграторов, а значит, и симметричное срабатывание компараторов по сигналу ЭДС вращения. At a minimum value of the control current, the keys of the cathode group 14, in contrast to the keys of the anode group 15, are not fully opened (Fig. 6). When section 3 of the armature winding is not connected to a power source, at its second terminal there is a potential equal to the potential of the first terminal plus rotation EMF. That is, the voltage at the second terminal of the section will also be symmetrical in shape. This will provide a symmetrical recharge of the integrators 10, 11, 12 (Fig. 6). Thus, with all control currents, the symmetric operation of the integrators is ensured, and hence the comparators are symmetrically triggered by the rotation EMF signal.
Данное изобретение позволяет получить значительно меньшие пульсации электромагнитного момента, меньшую детонацию в режиме управляемого вращения за счет повышения симметрии напряжения на секциях обмотки якоря, что повышает выходные параметры двигателя (стабильность мгновенной частоты вращения и момента) и улучшает его эксплуатационные качества за счет увеличения ресурса и снижения шумов. This invention allows to obtain significantly smaller pulsations of the electromagnetic moment, less detonation in controlled rotation mode by increasing the voltage symmetry on the armature winding sections, which increases the motor output parameters (stability of the instantaneous speed and torque) and improves its performance by increasing the resource and reducing noise.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94015951A RU2088039C1 (en) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | Controlled gate electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94015951A RU2088039C1 (en) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | Controlled gate electric motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94015951A RU94015951A (en) | 1996-06-10 |
| RU2088039C1 true RU2088039C1 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=20155451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94015951A RU2088039C1 (en) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | Controlled gate electric motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2088039C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477561C2 (en) * | 2007-09-12 | 2013-03-10 | Спал Аутомотиве С.Р.Л. | Electric drive and method for control thereof |
| RU2600937C2 (en) * | 2012-07-30 | 2016-10-27 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Device for detection of angular position and air conditioner |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU4227197A (en) * | 1997-06-06 | 1998-12-21 | Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo "Almetevsky Nasosny Zavod" | Adjustable ac-supplied motor for submerged pumping device |
-
1994
- 1994-04-28 RU RU94015951A patent/RU2088039C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Заявка Японии N 623673, кл. H 02 P 6/02, 1987. Авторское свидетельство СССР N 1774455, кл. H 02 P 6/02, 1992. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477561C2 (en) * | 2007-09-12 | 2013-03-10 | Спал Аутомотиве С.Р.Л. | Electric drive and method for control thereof |
| RU2600937C2 (en) * | 2012-07-30 | 2016-10-27 | Дайкин Индастриз, Лтд. | Device for detection of angular position and air conditioner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94015951A (en) | 1996-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4631459A (en) | Brushless DC motor | |
| US6064175A (en) | Sensorless three-phase brushless DC motor drive circuit | |
| US3784888A (en) | Control for commutatorless motor | |
| Ehsani et al. | Dual-decay converter for switched reluctance motor drives in low-voltage applications | |
| GB1358941A (en) | Variable reluctance motor and control circuit therefor | |
| RU2088039C1 (en) | Controlled gate electric motor | |
| KR940006960B1 (en) | Brushless dc motor | |
| Panda et al. | Switched reluctance motor drive without direct rotor position sensing | |
| RU2091978C1 (en) | Gate-controlled motor | |
| JP3515047B2 (en) | DC brushless motor device | |
| JP4269376B2 (en) | Drive control device and drive control method for brushless motor | |
| JPS63133888A (en) | Brushless dc motor | |
| Cao et al. | Commutation torque ripple reduction for brushless DC motors with commutation time shortened | |
| RU2096906C1 (en) | Control system for motor with electronic switch | |
| JP3578698B2 (en) | Brushless DC motor drive | |
| RU1774455C (en) | Thyratron motor | |
| RU2088041C1 (en) | Controlled gate electric motor | |
| JPH1094286A (en) | Power generator | |
| SU1153385A1 (en) | Device for controlling a.c.motor | |
| RU2095933C1 (en) | Method for regulation of induction motor rotation speed | |
| Ogasawara et al. | A three‐phase hybrid stepping motor drive system combined with position‐sensorless closed‐loop control | |
| SU1721738A1 (en) | Gated electric drive directly energized by dc network | |
| JP2001218490A (en) | Inverter device | |
| KR20010005219A (en) | A circuit for driving three phase bldc motor | |
| JP2000050692A (en) | Drive control equipment of step motor and drive control method therefor |