SU1288834A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к эл. машинам, и может быть использовано в махович- ных накопител х энергии. Двигатель имеет многосекционные обмотки статора 1, подключенные к транзисторным коммутаторам 2 и диодным мостам 3.1- 3.3 обратного тока. Двигатель содержит также датчик положени  ротора, дешифратор и задатчик режима работы. Имеютс  ветви из диода 7 (8), транзисторного ключа 9 (Ю) и второго диода II (l2). Ветви подключены к шинам источника питани  13. Каждый из коммутаторов 2  вл етс  многофаз- ньтм Транзисторным мостом. Коммутаторы 2 предназначены дл  подключени  обмоток 1 к источнику питани  в соответствии с сигналами датчика положени  ротора. К.ПЮЧИ 9, 10 управл ютс  в соответствии с сигналами за- датчика режима работы. К входам коммутаторов 2 подключены выходы дешифратора . При работе двигател  с махо- вичным накопителем энергии при отборе энергии от маховика сначала используют режим, при к-ром обмотка статора через мосты обратного тока и диоды 7, 8, 11, 12 параллельно под- SS ключаетс  к нагрузке. При падении ЭДС статора до нижнего допустимого уровн  замыкаютс  ключи 9, 10,- и двигатель переходит в режим при последовательном подключении диодных мостов. Наибольший процент отбираемой при торможении от механизма энергии , около 80%, возвращаетс  в источник питани  при числе коммутаторов N 2. Оптимальное число коммутаторов и мостов обратного тока лежит в пределах 2 N 4. 5 ил. 1 табл. (Л

Description

1 1

Изобретение относитс  к электротехнике , а конкретнее к вентильным электродвигател м (ВД) посто нного тока, и может быть использовано в маковичных накопител х энергии и в экономичных приводах инерционных нагрузок , I

Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности за счет использовани  рекуперации энергии.

На фиг, I изображена принципиальна  схема ВД; на фиг. 2 - схема транзисторного коммутатора; на фиг.З - схема моста обратного тока; на фиг. 4 - схема транзисторного ключа; на фиг. 5 - схема задатчика зажима.

ВД выполнен с возбуждением от посто иньпс магнитов, с многосекционной обмоткой статора, образованной N группами многофазных обмоток 1, подключенных к N транзисторным коммутаторам 2 (фиг. 2) и к N диодным мостам 3 обратного тока. ВД содержит датчик 4 положени  ротора (ДПР), де- .шифратор 5 и задатчик 6 режима работы . В состав устройства включена N-1-  ветвь элементов, кажда  из которых состоит из последовательно соединенных первого диода 7 (8), транзисторного ключа 9(10) и второго диода 11(12). Катод первого и анод второго диодов каждой ветви подсоединены соответственно к положительной и отрицательной шинам источника 13 питани . Общий вьшод диодов катодной группы каждого К-го моста обратного тока 3 подключен к аноду первого диода (К-1)-ой ветви, а общий вьшод диодов анодной группы каждого К-го моста обратного тока 3 к катоду второго диода К-й ветви. Общий вьгоод катодной группы первого моста 3.1 обратного тока и общий вывод анодной группы N-ro моста обратного тока подключены к положительной и отрицательной шинам источника I3 питани  соответственно (при N 3).

Каждьй из коммутаторов 2 (фиг.2) представл ет собой многофазный транзисторный мост. Сигналы на управл ющие цепи транзисторов поступают от дешифратора 5 через усилители 14-19, которые, кроме усилени  сигналов, управлени , обеспечивают гальваничес кую разв зку силовой и управл ющей частей ВД. Коммутаторы 2 предназначе ны дл  подключени , обмоток I статора к источнику 13 питани  в соответстfO

20

88834 2

ВИИ с сигналами ДПР датчика 4 положени  ротора.

Многофазные диодные мосты 3 обратного тока (фиг.З) выполн ют две 5 функции: сброс энергии, накопленной

в индуктивност х обмоток статора, при переключени х ключей транзисторных коммутаторов дл  исключени  перенапр жений на транзисторных ключах; вьтр мление ЭДС, индуцируемых в обмотках статора в режиме торможени  и рекуперации энергии.

Ключи 9 и 10 управл ютс -в соответствии с сигналами задатчика 6 режима работы. Усилитель 20 (фиг.4) обеспечивает усиление логического сигнала управлени  ключем и гальваническую разв зку силовой и управл ющей частей ВД,

Каждый из коммутаторов 2 подключен зажимом 21 к положительной, зажимом 22 к отрицательной шине источника 13, а зажимами 23-25 - к зажи- jc мам переменного тока мостов 3.1, 3.2, 3.3,...,3.N обратного тока, которые соедин ютс  своими зажимами 26 и 27 посто нного тока.

Соответственно клемма 26.1 подключаетс  к положительной шине источника 13 питани , клемма 27.Н - к отрицательной шине источника 13 питани . Кажда (26.к)-а  клемма К-го диодного моста при К 1 подключаетс  к аноду первого диода (К-1)-й ветви , состо щей из последовательно включенных первого диода, ключа и второго диода. Кажда  (27.К)-а  клемма К-го диодного моста при подключена к катоду второго диода К-й ветви. Каждый из транзисторных ключей 9 и 10 дополнительных ветвей соедин етс  с диодами своими силовыми зажимами 28 и 29.

Входы 30-32 дешифратора 5 соединены с выходом датчика 4 положени  ротора, входы 33 и 34 - с выходом задатчика 6 режима работ. Выходы 35-40 дешифратора 5 соединены с входами коммутаторов 2, а выход 41 - с управл ющим входом ключей 9 и 10 дополнительных ветвей.

Дешифратор 5 (фиг.З) вырабатьшает сигнал дл  управлени  мостовыми коммутаторами 2 и ключами 9 и 10 в соответствии с сигналами ДПР и задатчика 6 режима работы, обеспечива -три основных режима работы ВД; работу при параллельном подключении комму30

35

40

45

50

55

31

таторов 2 при запертых ключах 9 и 10 работу при запертых ключах коммутаторов 2 и ключах 9 и 10; работу при последовательном подключении диодных мостов 3 при запертых ключах мостовых коммутаторов 2 и открытых ключах 9 и 10.

В первом режиме обеспечиваетс  разгон инерционной нагрузки маховика и накопление энергии при использовании предельных возможностей ВД по быстродействию. При этом в соответствии с сигналами ДПР 4 к источнику I3 питани  подключаютс  секции обмоток статора 1, обеспечивающие при каждом определенном положении ротора максимальное значение момента на валу двигател . Сброс энергии, накопленной в индуктивност х обмоток статора, при переключени х ключей oMMyTaTopoB 2 происходит через диоды 3 мостов обратного тока и диоды 7 , 8, 11, 12 дополнительных групп

При втором режиме работы мосты обратного тока оказываютс  подключенными параллельно к источнику питани . В этом случае рекупераци  энергии возможна только при превышении ЭДС обмоток статора величины ЭДС источника питани .

В третьем режиме работы за счет замыкани  ключей 9 и 10 образуетс  цепь из последовательно включенных диодных мостов обратного тока, причем суммарна  ЭДС обмоток статора превышает ЭДС источника питани  при угловой скорости со ротора маховика

(И

в пределах -g- - СО СОд, , где Од, - углова  скорость -холостого хода БД БДИТ в первом режиме при параллельной работе коммутаторов 2.

В указанном диапазоне угловых скоростей при работе ВД с инерционной нагрузкой обеспечиваетс  рекупераци  энергии в источник питани . ри этом число N выбираетс  исход  из требуемого диапазона регулировани  скорости и величины статического омента на валу двигател .

При работе ВД с маховичным накоителем энергии первоначально при отборе энергии от маховика использут первый режим, когда обмотка статора через мосты обратного тока и диоды 7, 8, 11, 12 параллельно подключаетс  к нагрузке. При падении ЭДС статора до нижнего допустимого уровн  замыкаютс  ключи 9 и 10, и

888344

двигатель переходит в третий режим работы БДПТ. В этом случае число N выбираетс  исход  из обеспечени  максимального использовани  энергии, 5 накопленной маховиком.

Дешифратор 5 осуществл ет преобразование логических сигналов в соответствии с таблицей истинности, в которой прин ты следующие обозначе10

ни :

- F,2 - выходные сигналы ДПР;

53 выходные сигналы задат- чика режима работы;

F.5 - выходные сигналы комму- таторов 2;

входные сигналы ключей 9 и 10.

Наибольший процент отбираемой при торможении от механизма энергии (80%) возвращаетс  в источник питани  при N 2. Увеличение N дает возможность повысить интенсивность торможени  и расширить диапазон по скорости , привод  к снижению процента возвращаемой энергии. В пределе при , достаточно большом N характеристика при торможении становитс  эквивалент- ной характеристике динамического торможени , на которой отдачи энергии р источник питани  не происходит.

При использовании устройства в маховичном накопителе энергии необходимо иметь ввиду, что уже при от маховика можно отобрать почти 5 94Z накопленной им энергии. Следовательно , рациональное количество коммутаторов и мостов обратного тока лежит в пределах 2 N i 4.

Таким образом, ВД позвол ет повысить экономичность электропривода инерционной нагрузки за счет организации рекуперативного торможени . Такой двигатель в целом р де автономных транспортных или исследовательских систем (электромобили, транспортные роботы, планетоходы) может быть применен и в т говом приводе, и в маховичном накопителе энергии.

0

50

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Вентильный электродвигатель, содержащий ротор с посто нными магнитами ,  корь с многосекционной обмот- 55 кой, состо щей из N групп многофазных обмоток, подключенных к транзисторным коммутаторам, управл ющие входы которых подключены к выходу датчика положени  ротора через дешифратор , и к N диодным мостам обратного тока, транзисторные коммутаторы подключены к шинам источника питани  посто нного тока, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  экономичности за счет рекуперации энергии, двигатель снабжен (Н-1)-й ветвью из последовательно соединенных первого диода , транзисторного ключа и второго иода, причем катод первого диода каждой-ветви подключен к.положительной шине источника питани , а анод второго диода каждой ветви подклю

   чен к отрицательной шине источника питани , общий выйод диодов катодной группы каждого К-го моста обратного тока подключен к аноду первого диода (К-1)-й группы, общий вывод диодов анодной группы каждого К-го моста обратного тока подключен к катоду второго диода К-й ветви, общий вывод катодной группы первого моста обратного тока подключен к положительной шине источника питани , а общий вьшод анодной группы N-ro моста обратного тока - ,к отрицательной шине источника питани .