SU1577003A1

SU1577003A1 - Вентильный электродвигатель

Info

Publication number: SU1577003A1
Application number: SU884476855A
Authority: SU
Inventors: Вадим Васильевич ОМЕЛЬЧЕНКО; Александр Геннадьевич Соловьев; Валерий Васильевич Шупрута; Михаил Александрович Антипов; Глеб Борисович Михайлов; Виктор Владимирович Путников
Original assignee: Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского
Priority date: 1988-08-29
Filing date: 1988-08-29
Publication date: 1990-07-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в автономных электроприводах. Целью изобретени вл етс повышение энергетических показателей и надежности вентильного электродвигател . Дл достижени указанной цели вентильный электродвигатель содержит двухфазную синхронную машину 1, кажда фаза которой подключена к выходу отдельного коммутатора. Коммутаторы св заны между собой через двухсекционный вольтодобавочный дроссель 11, обща точка секций которого подключена к выводу источника питани через датчик 14 ЭДС самоиндукции. Другие выводы секций подключены к этому же выводу источника через последовательно включенные диод и транзистор, управл ющие цепи которого подключены к выходу соответствующего дифференцирующего блока через схему сравнени , второй вход которой подключен к выходу датчика ЭДС самоиндукции. При коммутации, например, ключа 5 в секции возникает ЭДС самоиндукции. На выходе датчика 14 ЭДС самоиндукции и устройства 20 дифференцировани возникают управл ющие напр жени . Срабатывает схема 22 совпадени и открываетс ключ 18. Секци 12 дроссел 11 оказываетс замкнутой, за счет чего снижаютс перенапр жени на ключе 5, и энерги , запасенна в секции 11, используетс дл создани вращающего момента, что и обеспечивает достижение поставленной цели. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в авиационных электроприводах с большим сроком службы.

Целью изобретени вл етс повышение энергетических показателей и надежности вентильного электродвигател .

На фиг. 1 изображена функциональна схема вентильного электродвигател ; на фиг. 2 - электрическа схема вентильного электродвигател с однопол рными коммутаторами .

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину с первой 1 и второй 2 фазами. Кажда фаза подключена к выходу отдельного коммутатора. Перва фаза 1 подключена к выходу коммутатора 3, выполненного на транзисторах 4 анодной группы и транзисторах 5 катодной группы, а втора фаза 2 подключена к выходу коммутатора 6, выполненного на транзисторах 7 анодной группы и транзисторах 8 катодной группы. Первый силовой вход каждого коммутатора подключен к первой шине 9 источника 10 питани . Электродвигатель содержит также вольтодобавочный дроссель 11с двухсекционной обмоткой, обща точка последовательно согласно соединенных секций 12 и 13 которой подключена через датчик 14 ЭДС самоиндукции отключаемых секций корной обмотки к второй шине 15 источника 10 питани . Вторые выводы секций 12 и 13 вольтодобавочного дроссел 11 подключены к вторым силовым входам коммутаторов соответственно, Кроме того, вентильный электродвигатель содержит первый 16 и второй 17 диоды, каждый из которых одним выводом подключен к второму выводу одной из секций 12 и 13 вольтодобавочного дроссел . Вторым выводом первый диод 16 подключен через силовые выводы первого транзисторного ключа 18 к второй шине 15 источника 10 питани . Управл ющие входы коммутаторов подключены к соответствующим выходам датчика 19 положени ротора.

Дополнительно вентильный электродвигатель содержит первый 20 и второй 21 дифференцирующие блоки, первую 22 и вторую 23 схемы совпадени И и второй транзисторный ключ 24, причем вторым выводом второй диод 17 подключен к второй

шине 15 источника 10 питани через силовые выводы второго транзисторного ключа 24. Управл ющие входы первого 18 и второго 24 транзисторных ключей подключены к

выходам соответственно первой 22 и второй 23 схем совпадени И, первые входы которых подключены к датчику 14 ЭДС самоиндукции , а вторые входы - к выходам соответственно первого 20 и второго 21

дифференцирующих блоков. Каждый дифференцирующий блок 20 и 21 включен между второй шиной 15 источника 10 питани и вторым силовым входом соответствующего коммутатора. Дифференцирующий блок 20

(21) выполнен на последовательно включенных конденсаторе 25(26) и резисторе 27(28), вход дифференцирующего блока 20(21) св зан с общей точкой конденсатора 25(26) и резистора 27(28) через стабилитрон 29(30).

Схема 22(23) совпадени И выполнена на транзисторе 31(32) с соответствующими пассивными элементами 33-35(36-38).

Коммутатор 3 включает в себ мост обратного тока на диодах 39-42, а коммутатор

6 - аналогичный мост на диодах 43-46. Коммутаторы могут быть также однопол рными на транзисторах 47-50 (фиг. 2),

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При подключении электродвигател к источнику 10 питани транзисторы коммутаторов 3 и 6 (фиг. 1) по сигналам датчика 19 положени ротора (ДПР) начинают коммутировать токи в фазах 1 и 2 корной обмотки . При этом транзисторы 4.1, 5.1 (4.2, 5.2) и 7.1, 8.1(7.2, 8.2) коммутаторов 3 и б переключаютс в противофазе, наход сь каждый во включенном состо нии на прот жении полупериода выходного сигнала датчика 19.

0 Таким образом, в каждый момент времени ток протекает по .обеим фазам 1 и 2, причем в момент коммутации тока в одной фазе в другой сохран етс прежнее направление тока. В результате взаимодействи тока фаз

5 с полем индуктора ротор двигател начина ет вращатьс .

Допустим, открыты транзисторы 4.1 и 5.2 коммутатора 3.9 и транзисторы 7.1 и 8.2 коммутатора 6.

0 В момент включени транзисторов 4.1 и 5.2 коммутатора 3 а фазе обмотки кор и в секци х 12 обмотки дроссел 11 возникают ЭДС самоиндукции соответственно eLi и . Так как секции 12 и 13 идентичны, то и ЭДС в них, т.е. eLi2 и , будут идентичны . В этот же момент времени в фазе 2 корной обмотки и секции 13 дроссел 11 действуют ЭДС ез и етз, под действием ЭДС ei3 в секции 12 дроссел 11 наводитс ЭДС самоиндукции ei2.

Очевидно, что

1)кэ U + eLi + eLi2 - ei2, где Ккэ - напр жение на эмиттер-коллекторном переходе выключаемых транзисторов, В;

U - напр жение источника 10 питани , В.

Оценим величины составл ющих Укэ. Последовательно и встречно с ЭДС самоин дукции eLi фазы 1 в замкнутом открытыми транзисторами 7.1 и 8.2 коммутатора 6 в контуре действуют ЭДС и падение напр жени фазы 2, а последовательно и согласно - ЭДС и падение напр жени секции.13 дроссел 11, обща величина которых невелика. Поэтому практически сразу при по влении eLi по цепи: фаза 1, диод 40, дифференцирующее устройство 20, датчик 14 ЭДС самоиндукции , секци 13 дроссел 11, открытый транзистор 7,1, фаза 2, открытый транзистор 8.2, диод 41, фаза 1 протекает ток. При этом с выхода дифференцирующего блока 20 на второй вход схемы 23 совпадени И поступает сигнал, разрешающий открытие транзисторного ключа 18. Одновременно датчик 14 ЭДС самоиндукции на первый вход схемы 22 совпадени И подает сигнал на открытие транзисторного ключа 18. Так как разрешающий сигнал поступил только на схему 22 И совпадени , то открываетс только лишь транзистор 18, шунтирующий секцию 12 дроссел 11. При дальнейшем росте ЭДС ток потечет по цепи: фаза 1, диод 40, диод 16, транзисторный ключ 18, датчик 14 ЭДС самоиндукции, обмотка 13 дроссел 11, открытый транзистор 7.1, фаза 2, открытый транзистор 8.2, диод 41, фаза 1. Этот ток уменьшает энергию, накопленную в индуктивности фазы 1,и используетс дл создани полезного момента при протекании по фазе 2. Рост амплитуды eLi практически сразу прекратитс (eLi 0), с прекращением роста ЭДС самоиндукции мгновенно исчезает сигнал на выходе дифференцирующего блока 20 и схема 22 совпадени И обеспечит выключение транзистора 18. Быстрота выключени , не зависима от величины нагрузки, объ сн етс тем, что дифференцирующий блок 20, в отличие от датчика 14 ЭДС самоиндукции, не задействован в силовой цепи электродвигател . Однако в случае применени только лишь

дифференцирующего блока дл управлени транзисторным ключом устройства защиты эффективность существенно снижаетс ввиду недостатка мощности дифференциру- ющего блока, а увеличение его мощности приводит к существенному увеличению потерь .

Так как секци 12 обмотки дроссел 11 оказываетс замкнутой накоротко диодом

0 16 и открытым транзистором 18, то 0; ei2 0. С учетом вышеизложенного Укэ U. При каждом последующем переключении очередных транзисторов каждого коммутатора 3.6 процессы в схеме будут

5 повтор тьс аналогично описанному.

Принцип действи электродвигател с

однопол рными коммутаторами (фиг. 2) ана логичен принципу действи с разнопол рным устройством коммутации. Секции 1,1 и

0 1.2 фазы 1 коммутируютс соответственно ключами 47 и 48. а секции 2.1 и 2.2 фазы 2 коммутируютс ключами 49 и 50.

Таким образом, за счет использовани энергии, накопленной в отключаемой фазе

5 дл создани двигательного момента,повы- шаютс энергетические показатели. Кроме того, закорачивание соответствующей секции дроссел 11 при коммутации ключей коммутаторов снижает величину перенап0 р жени на коммутируемых ключах, что по- вышает надежность вентильного электродвигател

35

Claims

Формула изобретени

Вентильный электродвигатель, содержащий двухфазную синхронную машину, кажда фаза которой подключена к выходу отдельного коммутатора, первый силовой

0 вход коммутаторов подключен к первой шине источника питани , вольтодобавочный дроссель с двухсекционной обмоткой, обща точка последовательно согласно соединенных секций которой подключена через

5 датчик ЭДС самоиндукции отключаемых секций корной обмотки к второй шине источника питани , вторые выводы секций вольтодобавочного дроссел подключены к вторым силовым входам коммутаторов соот0 ветственно, первый и второй диоды, каждый из которых первым выводом подключен к второму выводу соответствующей секции вольтодобавочного дроссел , вторым выводом первый диод подключен через силовые

5 выводы первого транзисторного ключа к второй шине источника питани , а управл ющие входы коммутаторов подключены к соответствующим выходам датчика положени ротора, отличающийс тем, что, с целью повышени энергетических показателей и надежности, он снабжен первым и вторым дифференцирующими блоками, первой и второй схемами совпадени и вторым транзисторным ключом, причем вторым выводом второй диод подключен к второй шине источника питани через силовые выводы второго транзисторного ключа, управл ющие входы первого и второго транзисторных ключей подключены к выходам соответственно первой и второй схем совпадени , первые входы которых подключены к датчику ЭДС самоиндукции, вторые их входы подключены к выходам соответственно первого и второго дифференцирующих блоков, каждый из которых включен между второй шиной источника питани и вторым силовым входом соответствующего коммутатора.