SU1354351A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повышение энергетических показателей вентильного электродвигател  isa счет снижени  динамических потерь в ключах преобразователей частоты и потерь на вихревые токи и гистерезис. Указанна  цель достигаетс  тем, что в вентильном электродвигателе выход порогового элемента 8 соединен, например , с анодной группой ключей преобразовател  частоты 4 и с катодной группой ключей преобразовател  частоты 5. В результате в процессе работы обеспечиваетс  изменение структуры вентильного электродвигател , снижение частоты коммутации ключей преобразователей частоты 4,5. Это приводит к уменьшению мощности потерь в ключах преобразователей частоты; потерь на вихревые токи и гистерезис , а значит, повьшаетс  КПД вентильного электродвигател . 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л со :л 4 со ел

Description

1 I

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с вентильными электродвигател ми.

Цель изобретени  - повышение элек трических показателей вентильного электродвигател  за счет снижени  динамических потерь в ключах преобразователей частоты и потерь на вихревые токи и гистерезис.

На фиг. К представлена блок-схема вентильного электродвигател  с двум  трехсек1щонными обмотками  кор ; на фиг. 2 - эпюры напр жений, по сн ющие работу вентильного электродвигател ; на фиг. 3 - блок-схема вентиль ного электродвигател , вариант выпол нени ; на фиг. 4 - эпюры напр жений, по сн ющие работу вентильного электродвигател , выполненного по другому варианту.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1 с двум   корными обмотками 2 и 3, сдвинутыми в пространстве на угол 30 эл. град, одна относительно другой. Обмотки 2 и 3 подключены через преобразователи 4 и 5 частоты к источнику 6 питани . Каждый преобразователь имеет анодную и катодную группы ключей. В цепь первой . корной .обмотки 2 электрической машины включен датчик 7 тока , последовательно с которым соединен пороговьш элемент 8, выход 9 которого св зан с цеп ми 10 управлени  ключей по крайней мере одной, например , анодной группы первого, преобразовател  4 частоты и с цеп ми 1 управлени  ключей по крайней мере одной , например, катодной группы второго преобразовател  5 частоты. Пороговый элемент 8 может быть выполнен в виде гистерезистного реле.

Вентильньй электродвигатель работает следующим образом.

Наличие сигнала, поступающего с- выхода порогового элемен1;а 8 на цепи 10 и 11 управлени  ключей, свидетельствует о том, что указан ные ключи закрыты. Пусть на интервале времени (фиг. 2) токи в обмотках. электродвигател  нарастают. При достижении выходным сигналом датчика 7 тока первой  корной обмотки 2 синхронной машины в момент времени t порога срабатывани  первого по- рогового элемента 8 на его выходе 9 по вл етс  управл ющий сигнал U,} ,

54351 2

который, поступа  на цепи 10 и 11 управлени  ключей преобразователей 4 и 5 частоты, отключает  корные обмотки 2 и 3 синхронной машины от источника питани . В рассматриваемом случае токи первой и второй  корных обмоток спадают через открытые ключи оставшихс  во включенном состо нии

10 групп и диоды моста обратного тока и поддерживаютс  согласно действующим ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции секций синхронной машины. В общем случае возможно закрытие всех ключей

15 преобразователей 4 и 5 частоты, и токи обмоток спадают через источник питани  через Мост обратного тока, при этом спад токов значительно ускор етс  действием напр жени  источни2Q ка питани , включенного встречно. В момент времени t напр жение на выходе датчика 7 тока достигает порога отпускани  U гистерезистного деле 8; на его выходе 9 по вл .ет25 с  управл ющий сигнал, который, поступа  на цепи 10 и II управлени  ключей, разрешает прохождение управл ющих сигналов на управление ключами указанных групп преобразователей

30 4 и 5 частоты. Обмотки 2 и 3 синхронной -машины подключены к источни- ,ку питани , и токи в них нарастают.

При указанном сдвиге в пространстве между  корными-обмотками и синусоидальным распределением индукции в воздушном зазоре форма тока во второй  корной -обмотке 3 несколько отлична от формы тока в первой обмотке, если ЭДС вращени  имеет значение, измеримое с величиной напр жени  источника питани . В этом случае в режиме пуска формы токов будут совпадать с точностью до разброса параметров обмоток синхронной машины.

g Дл  улучшени  формы ток:а второй  корной обмотки при значительных частотах вращени  в вентильном электродви35

50

.гателе целесообразно применение трапецеидального распределени  индукции в воздушном зазоре электрической машины . Дл  повышени  надежности работы в вентильном электродвигателе необходимо предусмотреть блок контрол . то.ка и отключени  второй обмотки,

.-,. вентильного электродвигател  от ис- з5 . -„

точника питани  в аварийных режимах

работы, например при коротком замыка- ;Нии. Предполагаетс , что вентильный .электродвигатель работает в нормальных режимах работы, поэтому аварийные режимы не рассматриваютс .

В соответствии с другим вариантом вентильный электродвигатель снабжен датчиком 12 тока (фиг. 3), включенным в .цепь второй обмотки 3 синхронной машины 1, и вторым пороговым элементом 13, последовательно соединенным с датчиком 12 тока, генератором 14 импульсов, управл емым переключателем 15, первый 16 и второй 17 информационные входы которого подключены соответственно к выходам 9 и 18 первого 8 и второго 13 порогового элементов, управл ющий вход 19 к выходу 20 генератора 14 импульсов, а выход 21 к цеп м 10 и 11 управлени  ключей указанных групп первого 4 и второго 5 преобразователей частоты .

По сигналу с выхода генератора 14 импульсов осуществл етс  коммутаци  выходных сигналов первого и второго пороговых элементов на цепи 10 и 11 управлени  ключей преобразователей 4 и 5 частоты. При наличии управл ющего сигнала на входе 19 управл емого переключател  15 на его выход 21 передаетс  сигнал с первого порогового элемента 8, а при отсутствии указанного сигнала - с второго порогового элемента.

На интервале времени t,-t.,j {фиг.4) осуществл етс  контроль тока в первой обмотке  кор  синхронной машины. Форма тока первой  корной обмотки определ етс  параметрами токового коридора, а второй - параметрами отключающих импульсов. В момент .времени tj исчезает управл ющий сигнал с входа 19 управл емого переключател  15 и на интервале времени осуществл етс  контроль тока во второй  корной обмотке. Переход из токового коридора (интервал времени t, - tj) при пр мом формировании тока в первой  корной обмотке к косвенному формированию тока (интервал ) в указанной обмотке сопровождаетс  переходным процессом, который сглаживает этот переход. Как показали исследовани , наибольший эффект сглаживани  достигаетс  в том случае, когда частота переключени  управл емого переключател  15 в 5-7 раз превышает частоту коммутации силовых ключей преобразователей 4 и 5 частоты .

Скорость нарастани  тока в обмотках электрической машины  вл етс  функцией ее параметров,дл  рассматри5 ваемого случа  в

ТТ -Т7

функции F(

Скорость спада тока зависит от величины напр жени  источника питани . Частота коммутации силовых ключей преобразователей частоты в общей случае  вл етс  функцией при посто нном напр жении источника питани  вида F()F(). С возрастанием частоты вращени  п в двигательном режиме при заданных параметрах токового коридора, например при ограничении тока, происходит снижение частоты коммутации силовых ключей преобразователей частоты. Генератор 14 импульсов с регулированием частоты следовани  выходных сигналов в функции F(Un-E) может быть реализован на делителе частоты, вход которого подключен к выходу 21 управл емого переключател  15, а выход - к управл ющему входу 19 указанного переключател .

При регулировании частоты следовани  выходных сигналов генератора импульсов в функции частоты вращени  генератор 14 импульсов представл ет собой последовательно соединенные тахогенератор посто нного тока, установленный на валу электрической машины , и .частотно-импульсный модул тор.

В этом случае, если вентильный электродвигатель снабжен датчиком положени  ротора, генератор 14 импульсов регулируемой частоты может быть реализован на логических элементах. Генератор 14 импульсов может быть выполнен в виде генератора импульсов посто нной частоты.

Первое и второе гистерезистные реле 8 и 13 могут быть выполнены на основе аналогового компаратора с положительной обратной св зью.

Управл емый переключатель 15 может быть выполнен на базе двухпози- ционного реле, обмотка управлени  которого  вл етс  управл ющим входом указанного переключател , а три контакта - его двум  входами и выходом.

Управл емьш переключатель может быть выполнен на базе логических элементов .

Преобразователи 4 и 5 частоты могут быть как однополупериодные, так и двухполупериодные.

5

Изменение структуры вентильного электродвигател  позвол ет снизить частоту коммутации силовых ключей преобразователей частоты в

раз. э™ „о,о„„. с„„зить мощность потерь в ключах преобразователей частоты, потери в электрической машине на вихревые токи и гистерезис и повысить за счет этого КПД вентильного электродвигател . Это приводит к улучшению массогаба- ритных показателей теплоотвода силовых ключей, что способствует миниатюризации вентильного электродвигател .

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   I. Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с двум   корными обмотками, кажда  из которых подключена к преобразователю частоты, составленному из анодной и катодной групп управл емых ключей, соединенных между собой по мостовой .схеме, источник питани , к которому подключены входы преобразователей частоты, датчик тока, включенньй в цепь первой  корной обмотки синхронной машины, пороговый элемент, вход которого соединен с выходом да

   Un-1-г

   }

   ,

   54351

   чика тока, а выход - с управл ющими цеп ми ключей одной из групп первого преобразовател  частоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  энергетических показателей за счет снижени  динамических потерь в ключах преобразователей частоты и потерь на вихревые токи и гис- 10 терезис, вькод порогового элемента соединен с уГфавл ющими цеп ми ключей одной из групп второго преобразовател  частоты.
2. 2.Электродвигатель по п. 1, о т- 15личающийс  тем, что введены второй датчик тока, включенный

   в цепь второй  корной обмотки синхронной машины, второй пороговый элемент , вход которого соединен с выхо20 дом второго датчика тока, управл емый переключатель и генератор импульсов , выходом-подключенный к управл емому входу управл емого переключател , посредством которого

   25 организовано соединение выхода первого и второго пороговых элементов с указанными группами управл емых .,; ключей преобразователей частоты.
3. 3.Электродвигатель по п. 1, о т- ЗОличающийс  тем, что генератор импульсов выполнен с возможностью регулировани  частоты следовани  выходных импульсов.

   .

   (i

   „ Ток . отооои одкЬтни fff/opff

   UaiUiail ii

   и z lij

   PuJ.Z .

   Ш. З

   -,

   art

   4iut.4

   Составитель А. ГоловченкоРедактор В. Петраш Техред И.Попович КорректорМ. Шароши

   Заказ 5710/52 Тираж 659-Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035., Москва, Ж-35, Раушска  наб. , д. 4/5

   - - -™ --- - ------------- ----«--«----------.-«..-...-.. |.«.« .«,-,., ..-n..««.Wi a«VMI«..

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4