New! View global litigation for patent families

RU86810U1 - Valve engine based on the controlled three-phase induction - Google Patents

Valve engine based on the controlled three-phase induction

Info

Publication number
RU86810U1
RU86810U1 RU2009100388U RU2009100388U RU86810U1 RU 86810 U1 RU86810 U1 RU 86810U1 RU 2009100388 U RU2009100388 U RU 2009100388U RU 2009100388 U RU2009100388 U RU 2009100388U RU 86810 U1 RU86810 U1 RU 86810U1
Authority
RU
Grant status
Grant
Patent type
Application number
RU2009100388U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Витальевич Кочергин
Белла Васильевна Закревская
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт малых электрических машин"
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
Grant date

Links

Abstract

Заявителем предложен вентильный двигатель на основе регулируемого трехфазного асинхронного, включающий в себя статор, ротор, и последовательно соединенные 3-х фазный широтно-импульсный модулятор, блок драйверов, инвертор, выход которого соединен с обмоткой статора, а шины питания соединены с источником постоянного напряжения. Applicant proposed valve engine based on the controlled three-phase induction comprising a stator, a rotor and a series-connected three-phase pulse width modulator unit driver, an inverter, whose output is connected to the stator coil, and the power bus connected to a source of DC voltage.
При этом ротор двигателя выполнен с постоянными магнитами с числом полюсов, равным числу полюсов обмотки статора, и дополнительно содержит датчик положения ротора, например, синусно-косинусный вращающийся трансформатор, преобразователь координат двухфазного сигнала в трехфазный и три умножителя, причем первые входы умножителей соединены с источником входного сигнала, вторые входы соединены каждый с первым, вторым и третьим выходами преобразователя координат, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами синусно- In this case the motor rotor is a permanent magnet with a number of poles equal to the number of stator poles, and further comprises a rotor position sensor, such as sine-cosine rotating transformer, inverter coordinate two-phase signal in phase and three multiplier, wherein the first inputs of the multipliers are connected to a source input signal, the second inputs each connected to the first, second and third coordinate converter outputs, first and second inputs connected to first and second outputs sinusno- косинусного вращающегося трансформатора, а выходы умножителей соединены с первым, вторым и третьим входами широтно-импульсного модулятора. rotating cosine transformer, and the outputs of the multipliers are connected to first, second and third inputs of the pulse width modulator.
Кроме того, синусно-косинусный вращающийся трансформатор может содержать одинаковое число полюсов с числом полюсов ротора двигателя, а преобразователь координат, умножители и широтно-импульсный модулятор могут быть выполнены на программируемом микроконтроллере. Moreover, sine-cosine rotary transformer may comprise a number of poles equal to the number of rotor poles and the coordinate converter, multipliers and a pulse width modulator may be implemented on a programmable microcontroller.

Description

Полезная модель относится к электрическим машинам и может быть использована в электроприводе. The invention relates to electrical machines and may be used in the drive.

Известны синхронные вентильные двигатели [1]. Known synchronous motors valve [1]. Их недостатки - отсутствие унификации по габаритным и присоединительным размерам с асинхронными двигателями аналогичной мощности, ограничивающая конструктивную взаимозаменяемость, высокая стоимость из-за мелкосерийного производства. Their shortcomings - the lack of unification on the overall and mounting dimensions with induction motors of similar power, limiting structural interchangeability, high costs because of the small-scale production.

Известны регулируемые электроприводы с асинхронным двигателем [2, Рис.3.10, 3.16]. Known adjustable electric drives with AC Motor [2 Ris.3.10, 3.16]. Их недостатки - низкий КПД низкие динамические свойства, меньшая удельная мощность, сложная схема управления, отсутствие унификации по конструктивным элементам и габаритно-присоединительным размерам с синхронными двигателями аналогичной мощности. Their disadvantages - low efficiency low dynamic properties, lower specific power, a complicated control circuit, lack of unification structural elements and the dimensions and connection dimensions with synchronous motors of the same capacity.

Прототипом предлагаемого вентильного двигателя является Система векторного управления скоростью асинхронного электродвигателя [3]. The prototype of the proposed valve is the engine speed vector control induction motor system [3].

Предлагаемый вентильный двигатель на базе асинхронного по сравнению с прототипом решает задачи повышения КПД, удельной мощности и динамических характеристик, снижения стоимости вентильного двигателя за счет использования технологичных корпусных деталей серийного асинхронного двигателя, обеспечения унификации по габаритным и присоединительным размерам. The proposed engine valve on the basis of induction, compared to the prior art solves the problem of increasing the efficiency, power density and dynamic characteristics of the engine valve to reduce the cost by using technologically housing parts serial asynchronous motor, to achieve uniformity with regard to dimensions and connection dimensions.

Поставленная задача решается тем, что в вентильном двигателе на основе трехфазного асинхронного, включающем в себя статор, ротор и последовательно соединенные 3-х фазный широтно-импульсный модулятор (ШИМ), блок драйверов, инвертор, выход которого соединен с обмоткой статора, а шины питания соединены с источником постоянного напряжения, ротор выполнен с постоянными магнитами с числом полюсов, равным числу полюсов обмотки статора и дополнительно содержит датчик положения ротора, например синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ The problem is solved in that the brushless motor based on the three-phase asynchronous comprising a stator, a rotor and a series-connected three-phase pulse width modulator (PWM) drive unit, the inverter, whose output is connected to the stator coil, and the power bus connected to the DC voltage source, a rotor made with permanent magnets the number of poles equal to the number of stator poles and further comprises a rotor position sensor, such as sine-cosine rotary transformer (Synchro ), преобразователь координат (ПК) двухфазного сигнала в трехфазный и три умножителя, причем первые входы умножителей соединены с источником входного сигнала, вторые входы соединены каждый с первым, вторыми третьим выходами ПК, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами СКВТ, а выходы умножителей соединены с первым, вторым и третьим входами ШИМ. ), Coordinate converter (PC) two-phase signal in phase and three multiplier, wherein the first inputs of the multipliers are connected to the input source, the second inputs each connected to the first, second, third output PC, first and second inputs connected to first and second output resolver, and the outputs of the multipliers are connected to first, second and third inputs of PWM.

При этом СКВТ содержит одинаковое число полюсов с числом полюсов ротора двигателя, а ПК, умножители и ШИМ выполнены на программируемом микроконтроллере. In this resolver comprises the same number of poles with the number of rotor poles and the PC, and multipliers PWM executed on a programmable microcontroller.

Устройство и работу вентильного двигателя поясняют чертежи, Фиг.1, 2, 3,4. The apparatus and operation of the engine valve is illustrated by drawings, Figures 1, 2, 3,4.

На Фиг.1 изображена функциональная электрическая схема вентильного двигателя. 1 shows a functional electrical diagram of the engine valve.

На Фиг.2 показана конструкция собственно двигателя. Figure 2 shows the structure of the motor itself.

Фиг.3 поясняет преобразование двухфазных сигналов в трехфазные, осуществляемое ПК. 3 illustrates conversion of two-phase signals in three-phase, carried out by the PC.

На Фиг.4 приведены механические характеристики исходного асинхронного двигателя и вентильного двигателя на базе асинхронного с тремя основными вариантами исполнения ротора. Figure 4 shows the mechanical characteristics of the induction motor and the starting of the engine valve on the basis of the asynchronous three main variants rotor performance.

Заявляемый вентильный двигатель на базе асинхронного (Фиг.1) содержит элементы асинхронного управляемого двигателя 1: 3-х фазный ШИМ 2, блок драйверов 3, инвертор 4, выход которого соединен с обмоткой статора 13 трехфазного асинхронного двигателя, а шины питания соединены с источником постоянного напряжения 11 и 12. В статоре асинхронного двигателя 13 размещен ротор 14, соединенный с осью СКВТ 15, синусная и косинусная обмотки которого соединены цепями 21 и 22 со входом ПК 16, 3-х фазный выход последнего - цепи 23-25 связан со вторыми входами умножителей 17-19 The claimed engine valve on the basis of an asynchronous (1) comprises elements managed asynchronous motor 1: 3 phase PWM 2, drive unit 3, the inverter 4, whose output is connected to the stator coil 13 of the three-phase induction motor and the power bus connected to a D.C. voltage 11 and the stator 12. The induction motor 13, the rotor 14 is placed, connected with an axis resolver 15, the sine and cosine windings of which are connected to chains 21 and 22 to the input of the PC 16, 3-phase output of the last - circuit 23-25 ​​is connected to the second inputs multipliers 17-19 , первые входы которого соединены с источником входного сигнала 20. Выходы умножителей цепями 26-28 соединены со входами ШИМ, выходы которого цепями 29-31 соединены со входами блока драйверов 3, шесть выходов последнего цепями 32-37 связаны с затворами или базами транзисторов 5-10 соответственно инвертора. The first inputs of which are connected to the input source 20. The output of the multiplier circuits 26-28 are connected to the inputs of the PWM outputs of which circuits 29-31 are connected to the driver unit 3 inputs the last six circuits outputs 32-37 are connected to the gates or bases of transistors 5- 10, respectively, of the inverter. Собственно электродвигатель содержит элементы асинхронного двигателя: корпус со щитами и подшипниками 38, запрессованный в корпус пакет статора 39 с обмоткой 13 и вал 40. В двигателе установлен ротор 14, включающий в себя кольцевой магнит 41, посаженный на стальной сердечник 42, жестко связанный с валом 40. В пространстве, свободном от лобовых частей короткозамкнутого ротора исходного асинхронного двигателя размещен СКВТ 15, причем ротор посажен на вал 40, а статор посредством втулки 43 связан с корпусом двигателя. Actually motor comprises an induction motor elements: a housing, and bearings with shields 38 pressed into the housing of the stator pack 39 with windings 13 and the shaft 40. The motor 14 is mounted a rotor comprising an annular magnet 41 planted on the steel core 42 rigidly connected to the shaft 40. In a space free of coil ends cage rotor asynchronous starting motor resolver 15 is placed, which rotor is seated on the shaft 40 and the stator sleeve 43 is connected through the motor housing. Кольцевой магнит 41 вместе с сердечником 42 образуют магнитную систему двигателя с числом полюсов, равным числу полюсов обмотки статора 13. Намагничивание магнита производится до сборки ротора. A ring magnet 41 together with the core 42 form a magnetic system of the engine with a number of poles equal to the number of poles of the stator winding 13. The magnetization of the rotor magnet is made before assembly.

Работа вентильного двигателя заключается в следующем. Jobs valve engine is as follows. СКВТ 15 вырабатывает сигналы Uα=Umsinφ и Uβ=Umcosφ, пропорциональные синусу и косинусу угла поворота φ ротора 14 двигателя, которые поступают на вход ПК 16, преобразующего двухфазный сигнал СКВТ в трехфазный (Фиг.3) по формулам: Resolver 15 generates signals and Uα = Umsinφ Uβ = Umcosφ, proportional to the sine and cosine of the rotation angle φ of the rotor 14 of the motor that is input to PC 16, converts the two-phase resolver signal in phase (3) of formulas:

Сигналы Ua 25, Ub 24 и Uc 23 умножаются на входной сигнал 20, изменяющийся от нуля до «единицы». 25 signals Ua, Ub and Uc 24, 23 are multiplied by the input signal 20, varies from zero to a "one". Выходные синусоидальные по форме (при вращении двигателя с постоянной скоростью) сигналы умножителей 26-28 поступают на вход 3-х фазного ШИМ 2, с выхода которого снимаются импульсные сигналы 29-31, модулированные по ширине импульса, так что ширина импульса, пропорциональна текущему значению входных сигналов ШИМ. The output sinusoidal in shape (when rotating the motor at a constant speed) of the multipliers 26-28 are input to a 3-phase PWM 2, which are removed from the output pulse signals 29-31 modulated pulse width, so that the pulse width is proportional to the current value of PWM input signals. Выходные сигналы ШИМ управляют блоком драйверов 3, который в свою очередь управляет транзисторами 5-10 инвертора 4, выход которого подключен к обмоткам 3-х фазного асинхронного двигателя 13, огибающие напряжения которого, снимаемого с инвертора по форме повторяют синусоидальные сигналы, снимаемые с выхода ПК 16, а по амплитуде пропорциональны входному сигналу 20. Для обеспечения регулирования скорости двигателя СКВТ 15 должен быть выставлен по исходному углу поворота таким образом, чтобы результирующий вектор фазного напряжения обмотки стато The outputs of PWM drivers control unit 3, which in turn controls the transistors 5-10 inverter 4, the output of which is connected to the windings of the 3-phase induction motor 13, which envelopes the voltage taken from the inverter shape repeated sinusoidal signals taken from the output PC 16 and amplitude proportional to the input signal 20. to provide speed control of the motor resolver 15 will be spotted on the initial angle of rotation so that the resultant vector of the phase winding voltage stato а был перпендикулярен продольной оси намагничивания полюсной системы ротора двигателя 14. and perpendicular to the longitudinal axis magnetizing pole rotor system 14.

Отличие регулировочных, динамических и энергетических характеристик вентильного двигателя на основе асинхронного иллюстрирует Фиг.4, где показаны механическая характеристика исходного двигателя - А и три механические характеристики вентильного двигателя на базе данного асинхронного-С, отличающиеся одна от другой своим наклоном, скоростями холостого хода - n х , n x1 , n х2 и пусковыми моментами М п , M п.1 , М п.2 . Contrast adjustment, and dynamic power characteristics of the engine valve based on asynchronous illustrates 4, which shows the mechanical characteristics of the starting of the engine - A and three mechanical characteristics of the engine valve on the basis of the asynchronous-C, which differ from one another by their slope idling speed - n x, n x1, n x2 and starting torque M f, M to claim 1, claim 2 M. Разный ход механических характеристик обусловлен выбором индукции магнитов. Different course of mechanical properties due to the choice of induction magnets. Если магниты выбраны так, что обеспечивают индукцию в воздушном зазоре, равную индукции в исходном асинхронном двигателе, то скорость холостого хода такая же, как и исходного - n х , но наклон механической характеристики преобразованного вентильного двигателя меньше, чем наклон линейного участка механической характеристики асинхронного двигателя, поэтому момент преобразованного двигателя Мн получается больше, чем номинальный момент асинхронного двигателя Мн.а, а следовательно, и больше мощность на валу при одном и том же фазном токе. If the magnets are chosen such that they provide the induction in the air gap equal to the induction in the source asynchronous engine, the idling speed is the same as the original - n x, but the slope of the mechanical characteristics of transformed valve of the engine is less than the slope of the linear portion of the mechanical characteristics of the induction motor therefore the time transformed Mn engine is greater than the rated torque of the induction motor Mn.a, and hence longer shaft power at the same phase current. При этом и КПД будет выше, а температура нагрева ниже, поскольку в роторе с постоянными магнитами тепло не выделяется в отличие от ротора асинхронного двигателя, потери в меди которого практически равны потерям в обмотке статора. In this and the efficiency will be higher and the heating temperature lower as the rotor with permanent magnets no heat in the rotor unlike the induction motor, the copper loss which is almost equal to losses in the stator winding. При выборе магнитов с меньшей индукцией вентильный двигатель получается «скоростным» по сравнению с исходным (n x1 >n х ), а при большей остаточной индукции магнитов двигатель получается «моментным» (n х2 <n х ), что расширяет его функциональные возможности. When choosing a lower magnet valve induction motor is obtained by "speed" from baseline (n x1> n x), and at a higher remanence magnets engine turns "torque» (n x2 <n x), that extends its functionality. Кроме того, при соответствующем исполнении инвертора, допускающего импульсную перегрузку по току, и пусковой момент преобразованного двигателя Мп существенно больше пускового Мп.а и критического Мк.а моментов исходного асинхронного двигателя, что обеспечивает более высокие динамические свойства заявленного двигателя. Furthermore, when the respective performance of the inverter, permitting the impulse overcurrent, and the converted engine torque substantially greater Mn Mp.a starting moments and critical Mk.a starting an induction motor that provides higher dynamic properties of the claimed engine.

Список использованных источников информации. List of used information sources.

1. Жуков В.П., Нестерин В.А. 1. Zhukov VP, VA Nesterin Высокомоментные вентильные электродвигатели серии 5ДВМ. High-torque permanent magnet motors 5DVM series. Электротехника, 2000, №6. Electrical Equipment 2000, №6.

2. Слежановский О-В.и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. 2. Slezhanovsky O-Boyarskiif al. Slave regulation systems of electric alternating current controlled converters. - Москва: Энергоатомиздат, 1983. - Moscow: Energoatomisdat 1983.

3. Патент РФ 2317632, МПК Н02Р 21/00. 3. RF Patent 2317632, IPC N02R 21/00. Система векторного управления скоростью асинхронного электродвигателя. velocity vector control induction motor system. (прототип) (prototype)

Claims (3)

  1. 1. Вентильный двигатель на основе регулируемого трехфазного асинхронного, включающий в себя статор, ротор и последовательно соединенные 3-фазный широтно-импульсный модулятор, блок драйверов, инвертор, выход которого соединен с обмоткой статора, а шины питания соединены с источником постоянного напряжения, отличающийся тем, что его ротор выполнен с постоянными магнитами с числом полюсов, равным числу полюсов обмотки статора, и дополнительно содержит датчик положения ротора, например синусно-косинусный вращающийся трансформатор, преобра 1. Valve engine based on the controlled asynchronous phase, comprising a stator, a rotor and a series-connected 3-phase PWM, the drive unit, the inverter, whose output is connected to the stator coil, and the power bus connected to a DC voltage source, wherein that its rotor is configured with permanent magnets to the number of poles equal to the number of poles of the stator windings, and further comprising a rotor position sensor, such as sine-cosine rotating transformer transform ователь координат двухфазного сигнала в трехфазный и три умножителя, причем первые входы умножителей соединены с источником входного сигнала, вторые входы соединены каждый с первым, вторыми третьим выходами преобразователя координат, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами синусно-косинусного вращающегося трансформатора, а выходы умножителей соединены с первым, вторым и третьим входами широтно-импульсного модулятора. ovatel coordinate two-phase signal in phase and three multiplier, wherein the first inputs of the multipliers are connected to the input source, the second inputs each connected to the first, second, third output transducer coordinate, the first and second inputs connected to first and second outputs of sine-cosine rotating transformer, and the outputs of the multipliers are connected to first, second and third inputs of the pulse width modulator.
  2. 2. Вентильный двигатель по п.1, отличающийся тем, что синусно-косинусный вращающийся трансформатор содержит одинаковое число полюсов с числом полюсов ротора двигателя. 2. The valve engine according to claim 1, characterized in that the sine-cosine rotary transformer comprises a number of poles equal to the number of rotor poles.
  3. 3. Вентильный двигатель по п.1, отличающийся тем, что в нем преобразователь координат, умножители и широтно-импульсный модулятор выполнены на программируемом микроконтроллере. 3. The valve engine according to claim 1, characterized in that the coordinate converter therein, multipliers and pulse width modulator implemented on a programmable microcontroller.
    Figure 00000001
RU2009100388U 2009-01-11 2009-01-11 Valve engine based on the controlled three-phase induction RU86810U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009100388U RU86810U1 (en) 2009-01-11 2009-01-11 Valve engine based on the controlled three-phase induction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009100388U RU86810U1 (en) 2009-01-11 2009-01-11 Valve engine based on the controlled three-phase induction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU86810U1 true RU86810U1 (en) 2009-09-10

Family

ID=41167240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009100388U RU86810U1 (en) 2009-01-11 2009-01-11 Valve engine based on the controlled three-phase induction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU86810U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533167C1 (en) * 2010-09-15 2014-11-20 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Inverter installation and method for inverter installation control method
RU2604051C1 (en) * 2015-09-22 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Magnetoelectric machine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533167C1 (en) * 2010-09-15 2014-11-20 Ниссан Мотор Ко., Лтд. Inverter installation and method for inverter installation control method
US8975857B2 (en) 2010-09-15 2015-03-10 Nissan Motor Co., Ltd. Inverter apparatus and inverter control method
RU2604051C1 (en) * 2015-09-22 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Magnetoelectric machine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Optimal design of a coreless stator axial flux permanent-magnet generator
Gieras et al. Axial flux permanent magnet brushless machines
Takeno et al. Test results and torque improvement of the 50-kW switched reluctance motor designed for hybrid electric vehicles
Gieras Permanent magnet motor technology: design and applications
US7646178B1 (en) Broad-speed-range generator
Hosseini et al. Design, prototyping, and analysis of a low cost axial-flux coreless permanent-magnet generator
Lee et al. Design and operation characteristics of four-two pole high-speed SRM for torque ripple reduction
Ho et al. Design and comparison of vernier permanent magnet machines
WO2007125284A1 (en) Electrical machines
Vansompel et al. Optimized design considering the mass influence of an axial flux permanent-magnet synchronous generator with concentrated pole windings
US20110163623A1 (en) Electrical machines
Torkaman et al. New double-layer-per-phase isolated switched reluctance motor: concept, numerical analysis, and experimental confirmation
US20120187893A1 (en) Electric motor system
Rasmussen et al. Experimental evaluation of a motor-integrated permanent-magnet gear
US7646126B2 (en) Permanent-magnet switched-flux machine
US20130307450A1 (en) Electrical Control System
Tangudu et al. Comparison of interior PM machines with concentrated and distributed stator windings for traction applications
Lindh et al. Comparison of concentrated winding permanent magnet motors with embedded and surface-mounted rotor magnets
Zulu et al. Topologies for wound-field three-phase segmented-rotor flux-switching machines
US20130257188A1 (en) Flux-switching electric machine
Wang et al. A magnetic continuously variable transmission device
JP2005185041A (en) Structure of permanent magnet type generator for distributed power supply
Fan et al. Sensorless SVPWM-FADTC of a new flux-modulated permanent-magnet wheel motor based on a wide-speed sliding mode observer
WO2009103994A2 (en) Wind turbine power train
CN101079557A (en) Coil mutual-supplementary magnetic pass switching biconvex permanent magnetic motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20100112