RU2467466C1 - Transistor heteropolar frequency converter that controls speed of synchronous step motor - Google Patents

Transistor heteropolar frequency converter that controls speed of synchronous step motor Download PDF

Info

Publication number
RU2467466C1
RU2467466C1 RU2011127796/07A RU2011127796A RU2467466C1 RU 2467466 C1 RU2467466 C1 RU 2467466C1 RU 2011127796/07 A RU2011127796/07 A RU 2011127796/07A RU 2011127796 A RU2011127796 A RU 2011127796A RU 2467466 C1 RU2467466 C1 RU 2467466C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistors
transistor
combined
reversible
collectors
Prior art date
Application number
RU2011127796/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мая Ивановна Стальная (RU)
Мая Ивановна Стальная
Анна Анатольевна Астафьева (RU)
Анна Анатольевна Астафьева
Олег Александрович Орлов (RU)
Олег Александрович Орлов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2011127796/07A priority Critical patent/RU2467466C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467466C1 publication Critical patent/RU2467466C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention refers to the sphere of electrical engineering. A transistor heteropolar frequency converter that controls speed of a synchronous motor is designed for use in a controlled electric drive with a synchronous step motor, when supplied from a network of AC single-phase voltage. Transistors of each of three reversible transistor switches connected to a source of supply are connected in parallel. A source of supply to reversible transistor switches is a source of AC single-phase voltage. Emitters of the first transistors of each reversible transistor switch are connected to a phase of a supply network. Emitters of the second transistors of each reversible transistor switch are connected to a zero of a supply network. Collectors of transistors of the first reversible transistor switch are combined and connected to the first output of the first control winding. Collectors of transistors of the second reversible transistor switch are combined and connected to the first output of the second control winding. Second outputs of the first and second control windings are combined. Collectors of transistors of the third reversible transistor switch are also combined and connected to combined second outputs of the first and second control windings.
EFFECT: reliability improvement.

Description

Предлагаемое изобретение относится к преобразователям частоты, работающим непосредственно от источника переменного напряжения, и может быть использовано в регулируемом электроприводе с синхронным шаговым двигателем, при питании от сети переменного однофазного напряжения.The present invention relates to frequency converters operating directly from an AC voltage source, and can be used in a controlled electric drive with a synchronous stepper motor, when powered from a single-phase AC voltage network.

Известен четырехтактный распределитель импульсов, содержащий четыре транзистора, каждый из которых питает соответствующую обмотку управления. Каждый из четырех транзисторов выполняет функцию коммутатора, подающего напряжение на управляющие обмотки синхронного шагового двигателя. Данные транзисторы соединены между собой параллельно и подключены к источнику постоянного напряжения. Эмиттеры этих транзисторов подключены непосредственно к минусу источника постоянного напряжения, а каждый из коллекторов этих транзисторов подключен к соответствующей обмотке управления и через соответствующие резисторы - к плюсу источника постоянного напряжения. К каждой базе соответствующего транзистора подается управляющий импульс на открытие и закрытие транзисторов (М.Г.Чиликин. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. / Чиликин В.В. - М.: Энергия, 1971. - С.223, рис.6-4).Known four-cycle pulse distributor containing four transistors, each of which feeds the corresponding control winding. Each of the four transistors acts as a switch that supplies voltage to the control windings of a synchronous stepper motor. These transistors are interconnected in parallel and connected to a constant voltage source. The emitters of these transistors are connected directly to the minus of the constant voltage source, and each of the collectors of these transistors is connected to the corresponding control winding and, through the corresponding resistors, to the plus of the constant voltage source. Each base of the corresponding transistor is supplied with a control pulse for opening and closing the transistors (M.G. Chilikin. Discrete electric drive with stepper motors. / Chilikin V.V. - M .: Energy, 1971. - P. 223, Fig. 6-4 )

Недостатками данного устройства являются невысокая надежность вследствие обязательного наличия источника постоянного напряжения и отсутствие возможности его использования для работы с двухфазным синхронным шаговым двигателем вследствие осуществления только однополярного управления.The disadvantages of this device are the low reliability due to the mandatory presence of a constant voltage source and the inability to use it to work with a two-phase synchronous stepper motor due to the implementation of only unipolar control.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является однофазный инвертор напряжения, питающийся от стабилизированного источника питания, в качестве которого использован источник постоянного напряжения. Однофазный инвертор напряжения содержит два реверсивных транзисторных коммутатора, в каждом из которых транзисторы соединены параллельно. При этом каждый из коммутаторов имеет два транзистора и два диода. Коллекторы транзисторов первого коммутатора объединены и подключены к плюсу источника постоянного напряжения. Эмиттеры транзисторов второго коммутатора объединены и подключены к минусу источника постоянного напряжения. Эмиттер первого транзистора первого коммутатора и коллектор первого транзистора второго коммутатора объединены и подключены к входу активно-индуктивной нагрузки. Эмиттер второго транзистора первого коммутатора и коллектор второго транзистора второго коммутатора объединены и подключены к выходу активно-индуктивной нагрузки. Анод каждого из диодов, шунтирующих транзисторы, подключен к эмиттеру, а катод - к коллектору соответствующего транзистора (Ю.К. Розанов. Основы силовой электроники. / Розанов Ю.К. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - С.132, рис.3.15).Closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result (prototype) is a single-phase voltage inverter powered by a stabilized power source, which is used as a constant voltage source. A single-phase voltage inverter contains two reversible transistor switches, in each of which transistors are connected in parallel. Moreover, each of the switches has two transistors and two diodes. The transistor collectors of the first switch are combined and connected to the plus of the DC voltage source. The emitters of the transistors of the second switch are combined and connected to the negative of the DC voltage source. The emitter of the first transistor of the first switch and the collector of the first transistor of the second switch are combined and connected to the input of the active-inductive load. The emitter of the second transistor of the first switch and the collector of the second transistor of the second switch are combined and connected to the output of the active-inductive load. The anode of each of the diodes shunting the transistors is connected to the emitter, and the cathode is connected to the collector of the corresponding transistor (Yu.K. Rozanov. Fundamentals of power electronics. / Rozanov Yu.K. - M .: Energoatomizdat, 1992. - P.132, fig. .3.15).

Недостатками данного устройства являются низкая надежность вследствие наличия стабилизированного источника постоянного напряжения, что является дополнительным понижающим надежность инвертора преобразовательным звеном, высокая стоимость вследствие большого числа - по четыре - транзисторов и диодов на каждую активно-индуктивную нагрузку, в качестве которой может быть использована одна обмотка двигателя.The disadvantages of this device are low reliability due to the presence of a stabilized DC voltage source, which is an additional converter link lowering the reliability of the inverter, high cost due to the large number of four transistors and diodes per active inductive load, which can be used as one motor winding .

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и экономичности транзисторного разнополярного частотного преобразователя, регулирующего скорость синхронного шагового двигателя.The present invention solves the problem of increasing the reliability and efficiency of a transistor bipolar frequency converter that controls the speed of a synchronous stepper motor.

Для решения поставленной задачи в транзисторном разнополярном частотном преобразователе, регулирующем скорость синхронного шагового двигателя, содержащем подключенные к источнику питания реверсивные транзисторные коммутаторы, в каждом из которых транзисторы соединены параллельно, причем коллекторы транзисторов первого реверсивного транзисторного коммутатора объединены, согласно изобретению в качестве источника питания реверсивных транзисторных коммутаторов использован источник переменного однофазного напряжения. При этом эмиттеры первых транзисторов каждого реверсивного транзисторного коммутатора подключены к фазе питающей сети, эмиттеры вторых транзисторов каждого реверсивного транзисторного коммутатора подключены к нулю питающей сети, коллекторы транзисторов первого реверсивного транзисторного коммутатора подключены к первому выходу первой обмотки управления, коллекторы транзисторов второго реверсивного транзисторного коммутатора объединены и подключены к первому выходу второй обмотки управления. Вторые выходы первой и второй обмоток управления объединены, а коллекторы транзисторов третьего реверсивного транзисторного коммутатора также объединены и подключены к объединенным вторым выходам первой и второй обмоток управления.To solve the problem in a transistor bipolar frequency converter that controls the speed of a synchronous stepper motor, containing reversible transistor switches connected to a power source, in each of which transistors are connected in parallel, and the collectors of the transistors of the first reversible transistor switch are combined, according to the invention, as a power source of reversible transistor switches used an alternating single-phase voltage source. In this case, the emitters of the first transistors of each reverse transistor switch are connected to the phase of the supply network, the emitters of the second transistors of each reverse transistor switch are connected to zero of the supply network, the collectors of the transistors of the first reverse transistor switch are connected to the first output of the first control winding, the collectors of the transistors of the second reverse transistor switch and connected to the first output of the second control winding. The second outputs of the first and second control windings are combined, and the transistor collectors of the third reverse transistor switch are also combined and connected to the combined second outputs of the first and second control windings.

Повышение надежности устройства обусловлено использованием в качестве источника питания источника переменного однофазного напряжения при отсутствии стабилизированного источника питания постоянного напряжения.The increase in reliability of the device is due to the use of an alternating single-phase voltage source as a power source in the absence of a stabilized DC voltage source.

Использование транзисторного разнополярного частотного преобразователя, регулирующего скорость синхронного шагового двигателя от однофазной сети переменного тока, обуславливается частотно-векторной алгоритмической коммутацией транзисторов. Это возможно благодаря использованию свойства симметричной структуры транзисторов проводить ток в обоих направлениях в ключевом режиме, что позволяет получить создание различных типов пошаговых вращающихся магнитных полей статора синхронного шагового двигателя, обеспечивающих расширение функциональных возможностей при регулировке частоты вращающего магнитного поля статора синхронного шагового двигателя, а следовательно, и скорости электродвигателя.The use of a transistor bipolar frequency converter that regulates the speed of a synchronous stepper motor from a single-phase AC network is determined by the frequency-vector algorithmic switching of transistors. This is possible due to the use of the symmetric structure of the transistors to conduct current in both directions in the key mode, which allows to create various types of stepwise rotating magnetic fields of the stator of a synchronous stepper motor, providing enhanced functionality when adjusting the frequency of the rotating magnetic field of the stator of a synchronous stepper motor, and therefore and motor speed.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого транзисторного разнополярного частотного преобразователя, регулирующего скорость синхронного шагового двигателя от однофазной сети переменного тока; на фиг.2 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из четырех фиксированных положений; на фиг.3 - векторная диаграмма вращения магнитного потока поля статора, состоящего из шести фиксированных положений; на фиг.4 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2; на фиг.5 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.3; на фиг.6 - пофазное изменение магнитного потока в обмотках статора в соответствии с векторной диаграммой, изображенной на фиг.2, для частоты 50 Гц, должно происходить в соответствие с тактами переключения обмоток, показанными на фиг.6.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 is a circuit diagram of a transistor bipolar frequency converter of the invention that controls the speed of a synchronous stepper motor from a single-phase AC network; figure 2 is a vector diagram of the rotation of the magnetic flux of the stator field, consisting of four fixed positions; figure 3 is a vector diagram of the rotation of the magnetic flux of the stator field, consisting of six fixed positions; figure 4 - phase-by-phase change in magnetic flux in the stator windings in accordance with the vector diagram depicted in figure 2; figure 5 - phase-by-phase change in magnetic flux in the stator windings in accordance with the vector diagram depicted in figure 3; in Fig.6 - phase-by-phase change in the magnetic flux in the stator windings in accordance with the vector diagram depicted in Fig.2, for a frequency of 50 Hz, should occur in accordance with the switching cycles of the windings shown in Fig.6.

Кроме того, на чертежах изображено следующее:In addition, the drawings show the following:

Uсети - напряжение, поступающее от источника питания переменного напряжения;U network - voltage coming from an AC voltage power source;

t - текущее время;t is the current time;

Ф - фаза;F - phase;

0 - ноль;0 is zero;

С1-С4 - выводы статорных обмоток управления двухфазного синхронного шагового двигателя;C1-C4 - the findings of the stator control windings of a two-phase synchronous stepper motor;

L1, L2 - обмотки управления;L1, L2 - control windings;

VT1-VT6 - транзисторы;VT1-VT6 - transistors;

I, II, III, IV, V, VI - последовательные фиксированные положения вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора синхронного двигателя;I, II, III, IV, V, VI — successive fixed positions of the magnetic flux vector of a circular rotating field of the stator of a synchronous motor;

прямые линии со стрелками - направления прямого магнитного потока в обмотках статора;straight lines with arrows - direct magnetic flux directions in the stator windings;

пунктирные линии со стрелками - направления обратного магнитного потока в обмотках статора.dashed lines with arrows - directions of the reverse magnetic flux in the stator windings.

Транзисторный разнополярный частотный преобразователь, регулирующий скорость синхронного шагового двигателя, содержит подключенные к источнику питания три реверсивных транзисторных коммутатора, реализованных на транзисторах, которые соединены с питающей сетью и статорными обмотками управления синхронного шагового двигателя. Каждый реверсивный полупроводниковый коммутатор содержит два транзистора, которые соединены между собой параллельно. Использован в качестве источника питания источник переменного однофазного напряжения. В каждом реверсивном транзисторном коммутаторе эмиттеры первых транзисторов подключены к фазе питающей сети, эмиттеры вторых транзисторов подключены к нулю питающей сети. Коллекторы транзисторов первого реверсивного транзисторного коммутатора объединены и подключены к первому выходу первой обмотки управления. Коллекторы транзисторов второго реверсивного транзисторного коммутатора объединены и подключены к первому выходу второй обмотки управления. Вторые выходы первой и второй обмоток управления объединены, а коллекторы транзисторов третьего реверсивного транзисторного коммутатора также объединены и подключены к объединенным вторым выходам первой и второй обмоток управления.A transistor bipolar frequency converter that controls the speed of a synchronous stepper motor contains three reversible transistor switches connected to a power source, implemented on transistors, which are connected to the mains and stator control windings of the synchronous stepper motor. Each reversible semiconductor switch contains two transistors that are connected together in parallel. An AC single-phase voltage source was used as a power source. In each reversible transistor switch, the emitters of the first transistors are connected to the phase of the supply network, the emitters of the second transistors are connected to zero of the supply network. The transistor collectors of the first reversible transistor switch are combined and connected to the first output of the first control winding. The transistor collectors of the second reversible transistor switch are combined and connected to the first output of the second control winding. The second outputs of the first and second control windings are combined, and the transistor collectors of the third reverse transistor switch are also combined and connected to the combined second outputs of the first and second control windings.

Пример выполнения транзисторного разнополярного частотного преобразователя, регулирующего скорость синхронного шагового двигателя.An example of a transistor bipolar frequency converter that controls the speed of a synchronous stepper motor.

Транзисторный разнополярный частотный преобразователь, регулирующий скорость синхронного шагового двигателя, содержит подключенные к источнику питания три реверсивных транзисторных коммутатора. В качестве источника питания реверсивных транзисторных коммутаторов использован источник переменного однофазного напряжения.A transistor bipolar frequency converter that controls the speed of a synchronous stepper motor contains three reversible transistor switches connected to a power source. As a power source for reversing transistor switches, an alternating single-phase voltage source is used.

В первом реверсивном транзисторном коммутаторе коллектор первого транзистора 1 (VT1) и коллектор первого транзистора 2 (VT2) объединены и подключены к первому выходу 3 первой обмотки управления 4 (L1); эмиттер первого транзистора 1 (VT1) соединен с фазой питающей сети переменного напряжения и эмиттер второго транзистора 2 (VT2) соединен с нулем питающей сети переменного напряжения.In the first reversible transistor switch, the collector of the first transistor 1 (VT1) and the collector of the first transistor 2 (VT2) are combined and connected to the first output 3 of the first control winding 4 (L1); the emitter of the first transistor 1 (VT1) is connected to the phase of the AC mains and the emitter of the second transistor 2 (VT2) is connected to zero of the AC mains.

Во втором реверсивном транзисторном коммутаторе коллектор первого транзистора 5 (VT3) и коллектор второго транзистора 6 (VT4) объединены и подключены к первому выходу 7 (С3) второй обмотки управления 8 (L2); эмиттер первого транзистора 5 (VT3) соединен с фазой питающей сети переменного напряжения и эмиттер второго транзистора 6 (VT4) соединен с нулем питающей сети переменного напряжения.In the second reverse transistor switch, the collector of the first transistor 5 (VT3) and the collector of the second transistor 6 (VT4) are combined and connected to the first output 7 (C3) of the second control winding 8 (L2); the emitter of the first transistor 5 (VT3) is connected to the phase of the AC mains and the emitter of the second transistor 6 (VT4) is connected to zero of the AC mains.

В третьем реверсивном транзисторном коммутаторе коллектор первого транзистора 9 (VT5) и коллектор второго транзистора 10 (VT6) объединены и подключены к объединенным второму выходу 11 (С2) первой обмотки управления 4 (L1) и второму выходу 12 (С4) второй обмотки управления 8 (L2); эмиттер первого транзистора 9 (VT5) соединен с фазой питающей сети переменного напряжения и эмиттер второго транзистора 10 (VT6) соединен с нулем питающей сети переменного напряжения.In the third reversible transistor switch, the collector of the first transistor 9 (VT5) and the collector of the second transistor 10 (VT6) are combined and connected to the combined second output 11 (C2) of the first control winding 4 (L1) and the second output 12 (C4) of the second control winding 8 ( L2); the emitter of the first transistor 9 (VT5) is connected to the phase of the AC mains and the emitter of the second transistor 10 (VT6) is connected to zero of the AC mains.

Таким образом, первый реверсивный транзисторный коммутатор содержит параллельно соединенные транзисторы 1 (VT1) и 2 (VT2), второй реверсивный транзисторный коммутатор - параллельно соединенные транзисторы 5 (VT3) и 6 (VT4), третий реверсивный транзисторный коммутатор - параллельно соединенные транзисторы 9 (VT5) и 10 (VT6), а второй выход 11 (С2) первой обмотки управления 4 (L1) и второй выход 12 (С4) второй обмотки управления 8 (L2) управления объединены.Thus, the first reverse transistor switch contains parallel-connected transistors 1 (VT1) and 2 (VT2), the second reverse transistor switch contains parallel-connected transistors 5 (VT3) and 6 (VT4), the third reverse transistor switch contains parallel-connected transistors 9 (VT5) ) and 10 (VT6), and the second output 11 (C2) of the first control winding 4 (L1) and the second output 12 (C4) of the second control winding 8 (L2) are combined.

Транзисторным разнополярным частотным преобразователем, регулирующим скорость синхронного шагового двигателя, осуществляется векторное - алгоритмическое управление синхронным шаговым двигателем при создании нескольких типов вращающихся полей статора: прохождением четырех или шести последовательных фиксированных положений вектора магнитного потока кругового вращающегося поля статора двигателя.A transistor bipolar frequency converter that regulates the speed of a synchronous stepper motor carries out vectorial-algorithmic control of a synchronous stepper motor when creating several types of rotating stator fields: passing four or six consecutive fixed positions of the magnetic flux vector of a circular rotating field of the stator motor.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора синхронного шагового двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.2, в последовательности I-II-III-IV, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1(VT1), 2 (VT2), 5 (VT3), 6 (VT4), 9 (VT5), 10 (VT6) в следующем порядке (фиг.4):To ensure rotation of the magnetic flux vector of the stator field of the synchronous stepper motor in accordance with the vector diagram shown in figure 2, in the sequence I-II-III-IV, it is necessary to apply control pulses to transistors 1 (VT1), 2 (VT2), 5 (VT3), 6 (VT4), 9 (VT5), 10 (VT6) in the following order (Fig. 4):

- в положительный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t1, включаются и работают транзисторы 1 (VT1), 10 (VT6), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в положительном направлении по обмотке 4 (L1) в показанном на фиг.4 направлении;- in the positive half-period of the supply alternating voltage, at time t 1 , transistors 1 (VT1), 10 (VT6) turn on and work, providing I a fixed position of the stator magnetic flux when the current flows in the positive direction along winding 4 (L1) shown in figure 4 direction;

- в отрицательный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t2, выключаются транзисторы 1 (VT1), 10 (VT6), включаются и работают транзисторы 6 (VT4), 9 (VT5), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в положительном направлении по обмотке 8 (L2) в показанном на фиг.4 направлении;- in the negative half-period of the supply alternating voltage, at time t 2 , transistors 1 (VT1), 10 (VT6) turn off, transistors 6 (VT4), 9 (VT5) turn on and work, providing II a fixed position of the stator magnetic flux when current flows in the positive direction along the winding 8 (L2) in the direction shown in FIG. 4;

- в положительный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t3, выключаются транзисторы 6 (VT4), 9 (VT5), включаются и работают транзисторы 9 (VT5), 2 (VT2), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в отрицательном направлении по обмотке 4 (L1) в показанном на фиг.4 направлении;- in the positive half-period of the supply alternating voltage, at time t 3 , transistors 6 (VT4), 9 (VT5) turn off, transistors 9 (VT5), 2 (VT2) turn on and work, providing III a fixed position of the stator magnetic flux when current flows in the negative direction along the winding 4 (L1) in the direction shown in FIG. 4;

- в отрицательный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t4, выключаются транзисторы 9 (VT5), 2 (VT2), включаются и работают транзисторы 10 (VT6), 5 (VT3), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в отрицательном направлении по обмотке 8 (L2) в показанном на фиг.4 направлении.- in the negative half-period of the supply alternating voltage, at time t 4 , transistors 9 (VT5), 2 (VT2) turn off, transistors 10 (VT6), 5 (VT3) turn on and work, providing an IV fixed position of the stator magnetic flux when current flows in the negative direction along the winding 8 (L2) in the direction shown in FIG.

Начиная со следующего положительного полупериода, в момент времени t5, цикл включения транзисторов повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора.Starting from the next positive half-cycle, at time t 5 , the switching cycle of the transistors is repeated, providing a circular rotation of the stator field.

Для обеспечения вращения вектора магнитного потока поля статора синхронного шагового двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.3, в последовательности I-II-III-IV-V-VI, необходимо подавать управляющие импульсы на транзисторы 1, 2, 5, 6, 9, 10 (VT1-VT6) в следующем порядке (фиг.5):To ensure rotation of the magnetic flux vector of the stator field of the synchronous stepper motor in accordance with the vector diagram shown in figure 3, in the sequence I-II-III-IV-V-VI, it is necessary to apply control pulses to the transistors 1, 2, 5, 6 , 9, 10 (VT1-VT6) in the following order (figure 5):

- в положительный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t1, включаются и работают транзисторы 1 (VT1), 10 (VT6), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в положительном направлении по обмотке 4 (L1) в показанном на фиг.5 направлении;- in the positive half-period of the supply alternating voltage, at time t 1 , transistors 1 (VT1), 10 (VT6) turn on and work, providing I a fixed position of the stator magnetic flux when the current flows in the positive direction along winding 4 (L1) shown in figure 5 direction;

- в положительный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t2, остаются включенными транзисторы 1 (VT1), 10 (VT6) и включается транзистор 5 (VT3), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в положительном направлении по обмоткам 4 (L1), 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении;- in the positive half-period of the supply alternating voltage, at time t 2 , transistors 1 (VT1), 10 (VT6) remain turned on and transistor 5 (VT3) is turned on, providing II a fixed position of the stator magnetic flux when the current flows in the positive direction along the windings 4 (L1), 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5;

- в отрицательный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t3, выключается транзистор 1 (VT1), 10 (VT6), 5 (VT3), включаются и работают транзисторы 6 (VT4), 9 (VT5), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в положительном направлении по обмотке 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении;- in the negative half-period of the supply alternating voltage, at time t 3 , transistor 1 (VT1), 10 (VT6), 5 (VT3) turns off, transistors 6 (VT4), 9 (VT5) turn on and work, providing III a fixed magnetic position stator flow when current flows in a positive direction along winding 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5;

- в отрицательный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t4, выключаются транзисторы 6 (VT4), 9 (VT5), включаются и работают транзисторы 10 (VT6), 1 (VT1), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в отрицательном направлении по обмотке 4 (L1) в показанном на фиг.5 направлении;- in the negative half-period of the supply alternating voltage, at time t 4 , transistors 6 (VT4), 9 (VT5) turn off, transistors 10 (VT6), 1 (VT1) turn on and work, providing an IV fixed position of the stator magnetic flux during current flow in the negative direction along the winding 4 (L1) in the direction shown in FIG. 5;

- в положительный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t5, отключаются транзисторы 10 (VT6), 1 (VT1), а включаются и работают транзисторы 9 (VT5), 2 (VT2), 6 (VT4), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в отрицательном направлении по обмоткам 4 (L1), 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении;- in the positive half-period of the supply alternating voltage, at time t 5 , transistors 10 (VT6), 1 (VT1) are turned off, and transistors 9 (VT5), 2 (VT2), 6 (VT4) turn on and work, providing V a fixed position the stator magnetic flux when current flows in the negative direction along the windings 4 (L1), 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5;

- в положительный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t6, выключается транзистор 2 (VT2), а остаются включенными транзисторы 9 (VT5), 6 (VT4), обеспечивая VI фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в отрицательном направлении по обмотке 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении;- in the positive half-cycle of the supply alternating voltage, at time t 6 , transistor 2 (VT2) turns off, and transistors 9 (VT5), 6 (VT4) remain turned on, providing a VI fixed position of the stator magnetic flux when the current flows in the negative direction along the winding 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5;

- в отрицательный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t7, выключаются транзисторы 9 (VT5), 6, (VT4), а включаются и работают транзисторы 2 (VT2), 9 (VT5), обеспечивая I фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в положительном направлении по обмоткам 4 (L1), 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении;- in the negative half-period of the supply alternating voltage, at time t 7 , transistors 9 (VT5), 6, (VT4) turn off, and transistors 2 (VT2), 9 (VT5) turn on and work, providing I a fixed position of the stator magnetic flux at current flowing in the positive direction along the windings 4 (L1), 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5;

- в отрицательный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t8, остаются включенными транзисторы 2 (VT2), 9 (VT5) и включается транзистор 6 (VT4), обеспечивая II фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в положительном направление по обмоткам 4 (L1), 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении;- in the negative half-period of the supply alternating voltage, at time t 8 , transistors 2 (VT2), 9 (VT5) remain turned on and transistor 6 (VT4) is turned on, providing II a fixed position of the stator magnetic flux when the current flows in the positive direction along the windings 4 (L1), 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5;

- в положительный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t9, выключается транзистор 2 (VT2), 6 (VT4), 9 (VT5), включаются и работают транзисторы 5 (VT3), 10 (VT6), обеспечивая III фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в положительном направлении по обмотке 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении;- in the positive half-period of the supply alternating voltage, at time t 9 , transistor 2 (VT2), 6 (VT4), 9 (VT5) turns off, transistors 5 (VT3), 10 (VT6) turn on and work, providing III a fixed magnetic position stator flow when current flows in a positive direction along winding 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5;

- в положительный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t10, выключаются транзисторы 5 (VT3), 10 (VT6), включаются и работают транзисторы 9 (VT5), 2 (VT2), обеспечивая IV фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в отрицательном направление по обмотке 4 (L1) в показанном на фиг.5 направлении;- in the positive half-period of the supply alternating voltage, at time t 10 , transistors 5 (VT3), 10 (VT6) turn off, transistors 9 (VT5), 2 (VT2) turn on and work, providing an IV fixed position of the stator magnetic flux when current flows in a negative direction along winding 4 (L1) in the direction shown in FIG. 5;

- в отрицательный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t11, отключаются транзисторы 9 (VT5), 2 (VT2), а включаются и работают транзистор 10 (VT6), 1(VT1), 5 (VT3), обеспечивая V фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в отрицательном направлении по обмоткам 4 (L1), 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении;- in the negative half-period of the supply alternating voltage, at time t 11 , transistors 9 (VT5), 2 (VT2) are turned off, and transistor 10 (VT6), 1 (VT1), 5 (VT3) turn on and work, providing V a fixed position the stator magnetic flux when current flows in the negative direction along the windings 4 (L1), 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5;

- в отрицательный полупериод питающего переменного напряжения, в момент времени t12, выключается транзистор 1 (VT1), а остаются включенными транзисторы 10 (VT6), 5 (VT3), обеспечивая VI фиксированное положение магнитного потока статора при протекании тока в отрицательном направлении по обмотке 8 (L2) в показанном на фиг.5 направлении.- in the negative half-period of the supply alternating voltage, at time t 12 , transistor 1 (VT1) turns off, and transistors 10 (VT6), 5 (VT3) remain on, providing a VI fixed position of the stator magnetic flux when the current flows in the negative direction along the winding 8 (L2) in the direction shown in FIG. 5.

Начиная со следующего положительного полупериода, в момент времени t13 цикл включения транзисторов 1 (VT1), 2 (VT2), 5 (VT3), 6 (VT4), 9 (VT5), 10 (VT6) повторяется, обеспечивая круговое вращение поля статора.Starting from the next positive half-cycle, at time t 13, the switching cycle of transistors 1 (VT1), 2 (VT2), 5 (VT3), 6 (VT4), 9 (VT5), 10 (VT6) is repeated, providing a circular rotation of the stator field .

Обеспечение вращения вектора магнитного потока поля статора синхронного шагового двигателя в соответствии с векторной диаграммой, показанной на фиг.2, в последовательности I-II-III-IV на частоте 50 Гц, должно происходить в соответствии с тактами переключения обмоток, показанными на фиг.6.Ensuring the rotation of the magnetic flux vector of the stator field of the synchronous stepper motor in accordance with the vector diagram shown in figure 2, in the sequence I-II-III-IV at a frequency of 50 Hz, should occur in accordance with the switching cycles of the windings shown in Fig.6 .

Следовательно, меняя последовательность включения транзисторов, можно изменять скорость двигателя в соответствии с изменением частоты (fрег) напряжения, поступающего на двигатель, определяемой формулой:Therefore, changing the sequence of switching on transistors, you can change the speed of the motor in accordance with the change in the frequency (f reg ) of the voltage supplied to the motor, defined by the formula:

fрег=fс/n,f reg = f s / n,

где fрег - регулировочная частота;where f reg - regulatory frequency;

fс - частота сети;f with - network frequency;

n - число периодов питающего напряжения сети переменного тока, используемых за один оборот вращающегося поля статора.n is the number of periods of the supply voltage of the AC network used per revolution of the stator's rotating field.

Таким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано для регулирования скорости вращения синхронного шагового двигателя при питании от однофазной сети переменного напряжения, при высоких показателях надежности и экономичности.Thus, the present invention can be used to control the speed of rotation of a synchronous stepper motor when powered by a single-phase AC voltage network, with high reliability and efficiency.

Claims (1)

Транзисторный разнополярный частотный преобразователь, регулирующий скорость синхронного шагового двигателя, содержащий подключенные к источнику питания реверсивные транзисторные коммутаторы, в каждом из которых транзисторы соединены параллельно, причем коллекторы транзисторов первого реверсивного транзисторного коммутатора объединены, отличающийся тем, что в качестве источника питания реверсивных транзисторных коммутаторов использован источник переменного однофазного напряжения, при этом эмиттеры первых транзисторов каждого реверсивного транзисторного коммутатора подключены к фазе питающей сети, эмиттеры вторых транзисторов каждого реверсивного транзисторного коммутатора подключены к нулю питающей сети, коллекторы транзисторов первого реверсивного транзисторного коммутатора подключены к первому выходу первой обмотки управления, коллекторы транзисторов второго реверсивного транзисторного коммутатора объединены и подключены к первому выходу второй обмотки управления, вторые выходы первой и второй обмоток управления объединены, а коллекторы транзисторов третьего реверсивного транзисторного коммутатора также объединены и подключены к объединенным вторым выходам первой и второй обмоток управления. A transistor bipolar frequency converter that controls the speed of a synchronous stepper motor, containing reversible transistor switches connected to a power source, each of which transistors are connected in parallel, and the collectors of the transistors of the first reversible transistor switch are combined, characterized in that a source is used as a power source of the reversible transistor switches alternating single-phase voltage, while the emitters of the first transistors each the reverse transistor switch is connected to the phase of the supply network, the emitters of the second transistors of each reverse transistor switch are connected to zero the supply network, the collectors of the transistors of the first reverse transistor switch are connected to the first output of the first control winding, the collectors of the transistors of the second reverse transistor switch are combined and connected to the second output of the first output control, the second outputs of the first and second control windings are combined, and transi collectors tori third transistor reversing switch also combined and connected to the combined first and second outputs of the second control winding.
RU2011127796/07A 2011-07-06 2011-07-06 Transistor heteropolar frequency converter that controls speed of synchronous step motor RU2467466C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011127796/07A RU2467466C1 (en) 2011-07-06 2011-07-06 Transistor heteropolar frequency converter that controls speed of synchronous step motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011127796/07A RU2467466C1 (en) 2011-07-06 2011-07-06 Transistor heteropolar frequency converter that controls speed of synchronous step motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2467466C1 true RU2467466C1 (en) 2012-11-20

Family

ID=47323402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011127796/07A RU2467466C1 (en) 2011-07-06 2011-07-06 Transistor heteropolar frequency converter that controls speed of synchronous step motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2467466C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175937U1 (en) * 2017-06-21 2017-12-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Transistor frequency converter with compact control system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4774448A (en) * 1983-12-20 1988-09-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Reversible variable-speed 2-phase electric motor
RU2403669C1 (en) * 2009-08-24 2010-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Semiconductor single-phase two-winding induction motor speed setter
RU2420857C1 (en) * 2010-06-11 2011-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Semiconductor device to control speed of single-phase double-winding induction motor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4774448A (en) * 1983-12-20 1988-09-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Reversible variable-speed 2-phase electric motor
RU2403669C1 (en) * 2009-08-24 2010-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Semiconductor single-phase two-winding induction motor speed setter
RU2420857C1 (en) * 2010-06-11 2011-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Semiconductor device to control speed of single-phase double-winding induction motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175937U1 (en) * 2017-06-21 2017-12-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Transistor frequency converter with compact control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2420857C1 (en) Semiconductor device to control speed of single-phase double-winding induction motor
RU162848U1 (en) SEMICONDUCTOR REVERSE DEVICE FOR STARTING AND OPERATING A THREE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR SUPPLY FROM A SINGLE-PHASE AC NETWORK
RU2344540C2 (en) One-phase-three-phase reversing switchboard
RU2467466C1 (en) Transistor heteropolar frequency converter that controls speed of synchronous step motor
RU2403671C1 (en) Semiconductor single-phase two-winding induction motor speed setter
JP5923386B2 (en) Converter device and motor driving device using the same
RU2403669C1 (en) Semiconductor single-phase two-winding induction motor speed setter
RU2361357C2 (en) Device for controlling asynchronous engine in vehicles
RU2403670C1 (en) Network driven adjustable transistor reducer with explicit direct current link
RU95198U1 (en) ADJUSTABLE SINGLE-PHASE-THREE-PHASE SEMICONDUCTOR FREQUENCY CONVERTER COMMUNICATED BY THE NETWORK
CN206432928U (en) A kind of single-phase motor variable frequency drive
RU185924U1 (en) Single-phase two-winding induction motor control device
RU2439774C1 (en) Semiconductor gear guided by mains for speed control of one-phase double-winding asynchronous motor
CN101969273B (en) Asymmetric inverter for single-phase induction motor
RU109938U1 (en) FREQUENCY CONVERTER SLAVE BY A SINGLE-PHASE AC NETWORK FOR POWERING A SINGLE-PHASE ASYNCHRONOUS MOTOR
RU2402864C1 (en) Adjustable transistor reducer of three-phase asynchronous motor supplied power to from single-phase mains
RU109356U1 (en) SINGLE-PHASE-THREE-PHASE TRANSISTOR REVERSE SWITCH LED BY A SINGLE-PHASE NETWORK
RU223290U1 (en) Triac frequency converter for single-phase two-winding asynchronous electric motor
RU222375U1 (en) Speed control device for single-phase two-winding asynchronous electric motor
RU185627U1 (en) Semiconductor control device for single-phase two-winding induction motor
CN203086395U (en) Drive system applied to brushless direct current motor
RU89789U1 (en) A TRANSISTOR REDUCER FOR POWERING A THREE-PHASE SHORT-CIRCUITED MOTOR, STATOR WINDINGS WHICH ARE CONNECTED BY TYPE "STAR", FROM ONE-PHASE NETWORK
RU221498U1 (en) Device for capacitorless starting of a single-phase two-winding asynchronous electric motor from a single-phase network
RU197064U1 (en) Semiconductor power device for a low-power three-phase asynchronous electric motor from a single-phase network
RU2485664C1 (en) Reversible one-phase bridge transistor converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130707