SU1734171A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и используетс  в звуко- и видеозаписи, навигации, электрооборудовании самолетов и автомобилей. Включение каждого из резисторов 11, 12, 13 одним выводом к инвертирующему входу одного из интеграторов 4, 5, 6, принадлежащему одному из каналов, а другим выводом - к выходу интегратора , принадлежащему другому каналу функционального преобразовател , сдвинутому по фазе на угол 2 п /т, позвол ет иметь те комбинации на выходе логического блока 10 управлени , которые привод т к отключению фаз  корной обмотки двигател  от источника питани . Обеспечиваетс  плавность пуска. 2 ил.

Description

С/)

с

V СО

4

фиа 1

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с простыми циклограммами работы, в частности в звуко- и видеозаписи, в навигации, электрооборудовании самолетов и автомобилей и т.д.

Известно устройство управлени  трехфазным вентильным электродвигателем по сигналам ЭДС вращени  рабочих секций, в котором секции двигател  одновременно подключены к выходам реверсивного инвертора и через RC-фильтры к входам чувст- вительных компараторов напр жени , Компараторы формируют двоичные сигналы Х2, Х2, ХЗ знаков фазных напр жений, которые преобразуютс  в логическом блоке в сигналы управлени  инвертором, причем преобразование осуществл етс  по закону:

- X2Zi XJ -Х2

-ХЗZ2 X2 -X3 1

Уз Х1 -ХЗZ3 X1 -ХЗ

где сигналы YI и Zi, воздейству  на ключи инвертора, обеспечивают подключение 1-й фазы соответственно к плюсу (положительное подключение) и минусу (отрицательное подключение) источника питани .

Недостатком устройства  вл етс  то, что RC-фильтры создают энергетически оптимальную нейтральную коммутацию только на одной (расчетной) частоте вращени  ротора.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  вентильный двигатель, содержащий ротор с посто нными магнитами, статор с m-фазной  корной обмоткой, снабженной заземленной средней точкой, фазные быво- ды которой подключены к выходам реверсивного инвертора, и одновременно фазным входом m-канальногофункционального преобразовател , образованным инвертирующими входами интеграторов напр жени , работающих в режиме насыщени  каналов функционального преобразовател , выходы которых подключены к входам преобразователей уровней напр жени , выходы которых соединены с входами логического блока, управл ющего работой инвертора. Функциональный преобразователь снабжен m резисторами, один вывод каждого из которых соединен с инвертирующим входом соответствующего интегратора, а другой вывод - с соответствующим выходом преобразовател  уровн  напр жени .

Отличительной особенностью такого устройства  вл етс  то, что вместо чувствительных компараторов в нем используютс  интеграторы напр жени , работающие с насыщением, и преобразователи уровн  напр жений , согласующие выходы интеграторов с выходами логического блока. Использованиеинтеграторовпри соответствующем подборе посто нной времени интегрировани  позвол ет обеспечить нейтральную коммутацию в широком диапазоне изменени  частоты вращени  ротора . В этом же устройстве дл  осуществлени  автономного пуска двигател  в каждой паре

0 интегратор-преобразователь уровн  .использован резистор, включенный между выходом преобразовател  уровн  и инвертирующим входом интегратора. При таком включении кажда  пара интегратор5 преобразователь уровн  в отсутствии ЭДС вращени  работает как низкочастотный мультивибратор и через логический блок и инвертор провоцирует некоторую серию начальных переключений обмотки двигател .

0 Если в результате такой серии переключений возникает вращение ротора, то по вл ющиес  при этом сигналы ЭДС вращени  подавл ют генерацию мультивибраторов и схема в целом переходит в режим самоком5 мутации.

Однако в силу того, что мультивибраторы работают независимо друг от друга, провоцируема  ими сери  переключений хаотична, не задает требуемое направле0 ние, и это снижает надежность пуска двигател . Кроме того, если начальные состо ни  мультивибраторов одинаковы (вообще говор , они произвольны), то в процессе генерировани  они могут синхронно измен тьс  от

5 низкого уровн  к высокому и обратно, т.е. например, дл  трехфазного двигател  на входах логического блока будут по вл тьс  чередующиес  комбинации сигналов (Х1 Х2 ХЗ) (000)и(Х1Х2ХЗ) (111).

0 Из выражени  (1), видно, что такие комбинации не подключают обмотки двигател  к источнику питани  и его ротор останетс  неподвижным.

Рассмотренные случаи ненадежного пу5 ска двигател   вл ютс  недостатком описанного устройства.

Цель изобретени  - повышение надежности пуска.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в

0 m-фазном вентильном электродвигателе, содержащем ротор с посто нными магнитами , статор с  корной обмоткой, снабженной заземленной средней точкой, фазные выводы которой подключены к выходам ревер5 сивного инвертора, и одноименным фазным входом функционального преобразовател , образованным инвертирующими входами интеграторов соответствующих каналов функционального преобразовател , работающих в режиме насыщени , выход каждого

из которых соединен с входом преобразовател  уровн  напр жений данного канала, выход которого образует соответствующий i-й выход функционального преобразовател , подключенный к одноименному входу логического блока управлени , выход которого подключен к управл ющему входу инвертора и m резистора, один вывод резистора каждого канала соединен с инвертирующим входом интегратора этого же канала, второй вывод резистора упом нутого сигнала подключен к выходу интегратора другого канала функционального преобразовател , сдвинутого по отношению к упом нутому на угол, равный 2 л /т.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что при указанном включении, при отсутствии сигналов ЭДС вращени  интеграторы работают как m-фазный генератор импульсов, сдвинутых последовательно на

360°

m

, и независимо от начальных состо ний в схеме провоцируют начальное вращение ротора в заданном направлении после прохождени  через логический блок управлени  реверсивным инвертором.

По мере по влени  сигналов ЭДС вращени  генераци  автоматически подавл етс  и устройство переходит в режим самокоммутации.

На фиг.1 представлена блок-схема вентильного электродвигател ; на фиг.2 - диаграммы сигналов, по сн ющие принцип работы вентильного двигател .

Вентильный двигатель содержит ротор 1 с посто нными магнитами и статор 2 с m-фазной (т 3)  корной обмоткой, снабженной заземленной средней точкой, фазные выводы которой подключены к выходам реверсивного инвертора 3. Вентильный электродвигатель содержит также т-ка- нальный функциональный преобразователь , каждый канал которого составлен из последовательно соединенных между собой одного из интеграторов 4, 5, 6 с насыщением и одного из преобразователей 7, 8, 9 уровн  напр жени . Инвертирующий вход интегратора каждого канала образует один из m-фазных входов функционального преобразовател , подключенный к одноименному выводу m-фазной  корной обмотки. Выход каждого из преобразователей 7, 8, 9, образующий соответствующий выход функционального преобразовател , подключен к одноименному входу логического блока 10 управлени , выход которого соединен с управл ющим входом реверсивного инвертора 3.

Каждый канал функционального преобразовател  снабжен одним из резисторов 11,

12, 13, один выход каждого из которых соединен с инвертирующим входом интегратора с насыщением того же канала, а второй вывод резистора подключен к выходу интегратора с насыщением того канала, который сдвинут по отношению к упом нутому каналу функционального преобразовател . Так, один вывод первого резистора 11 соединен с инвертирующим входом интегратора 4

0 первого канала, а второй вывод- с выходом интегратора 5 второго канала; первый вывод второго резистора 12 - с инвертирующим входом интегратора 5 второго канала, а его второй вывод соединен с выходом ин5 тегратора 6 третьего канала; первый вывод третьего резистора 13 соединен с инвертирующим входом интегратора 6 третьего канала , а второй вывод резистора 13 - с выходом интегратора 4 первого канала.

0 Преобразователи 7, 8, 9 формируют двоичные сигналы Х1 , Х2, ХЗ, которые преобразуютс  в логическом блоке 10 управлени  в сигналы YI, Уа, Уз подключени  дл   корной обмотки к плюсу и сигналы Z, 2.1, Za подклю5 чени  фаз  корной обмотки к минусу источника питани  по закону (1). Эти сигналы поступают на входы реверсивного инвертора 3 и управл ют коммутацией обмотки.

Посто нна  времени гС Ти интеграто0 ров выбираетс  из услови  обеспечени  нейтральной коммутации так, как это предложено в прототипе. Можно показать, что в 3-секционном двигателе дл  обеспечени  запаздывани  30 град должно удовлетво5 р тьс  условие

Е хх

Ти«0,15

(2)

(О хх U н

где Ехх - соответственно кругова  частота и амплитуда ЭДС вращени  на хо- 0 лостом ходе двигател ;

UH-напр жение насыщени  интегратора.

Пор док выбора номинала резисторов 11, 12, 13 предлагаетс  далее, но всегда

должно выполн тьс  условие R г.

(3)

Инвертирующие преобразователи 7, 8, 9 уровн  напр жений могут быть реализованы по схеме транзисторного ключа с общим эмиттером или на базе инвертирующих ком- параторов напр жени .

Уровни выходных сигналов преобразователей должны соответствовать уровн м входных сигналов логического блока 10,

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При неподвижном роторе отсутствуют сигналы ЭДС вращени  и изменение состо ний интеграторов задаетс  по цепи резисторов 11, 12, 13 с учетом воздействи 

общей обратной св зи с выходов инвертора 3 на входы интеграторов 4, 5, 6, причем, как показано на фиг.2, в каждый момент времени два интегратора из трех наход тс  в противоположных состо ни х насыщени , а один - в линейном режиме. Например, в позиции 14 (фиг.2) первый интегратор 4 находитс  в отрицательном насыщении и его выходной сигнал -UH, третий интегратор б находитс  в положительном насыщении и его выходной сигнал 11из +UH, a второй интегратор 5, име  начальное состо ние в позиции 14 11И2 UH и получа  на входе положительный сигнал 11из +UH, входит в линейный режим и измен ет свое состо ние в соответствии с выражением

Un2(t) UH- / UHdt.

При этом на выходах преобразователей 7-9 уровн  напр жени  имеет место комбинаци  двоичных сигналов (Х1, Х2, ХЗ) (10 0), котора  в соответствии с законом (1) задает положительные подключение первой фазы (Yi 1) и отрицательное подключение третьей секции (2з 1), причем эти подключени  по цеп м обратной св зи с инвертора 3 на входы интеграторов поддерживают соответственно отрицательное насыщение первого интегратора 4 и положительное насыщение третьего интегратора 6. Втора  фаза обмотки временно отключена от источника (Y2 7.2 0) и напр жение на ней равно нулю, что дает право использовать выражение (4) дл  описани  напр жени  выходного сигнала второго интегратора 5.

Измен  сь в соответствии с выражением (4), сигнал УиаСО смен ет знак в позиции 15 (фиг.2) и на выходах преобразователей 7-9 уровн  устанавливаетс  нова  комбинаци  двоичных сигналов (Х1, Х2, ХЗ) (1 1 0), котора  обеспечивает отключение первой фазы (Yi Zi 0), положительное подключение второй фазы (Y2 1) и сохран ет отрицательное подключение третьей фазы (Za 1), положительное подключение второй фазы  корной обмотки, действу  по обратной св зи с инвертора 3 на вход второго интегратора 5 с относительно малой посто нной вре- мени Ти, введен этот интегратор в отрицательное насыщение. Далее процесс повтор етс , с той разницей, что в линейном режиме будет работать первый интегратор 4.

Интервал времени Тп между позици ми 14 и 15 в соответствии с выражением (4) равен

Тп RC.(5)

Посто нный циклТп коммутации при пуске содержит шесть интервалов Тп, т.е.

Тк 6 Тп,(6)

и при этом в двигателе действует дискретно вращающеес  в заданном направлении поле статора. Посто нна  времени Тп выбираетс  таким образом, чтобы начальна 

5 (пускова ) частота вращени  этого пол  была близка к частоте приемистости двигател , и его ротор в этом случае начинает вращатьс  в синхронном режиме, а в отключенной обмотке по вл етс  ЭДС вращени .

10 Эта ЭДС вращени  суммируетс  на инвертирующем входе соответствующего интегратора с сигналом пуска, но имеет значительно больший весовой эквивалент, так как , в св зи с чем генераци  в

15 контуре интеграторов срываетс  и схема переходит в режим управлени  коммутацией по сигналам ЭДС вращени . Дл  перехода в этот режим необходимо.чтобы на частоте приемистости амплитуда ЭДС вращени 

20 ЕПр удовлетвор ла условию

.(7)

Устройство обеспечивает бессбойный пуск вентильного электродвигател  и повы25 шает надежность его автономного пуска по сравнению с прототипом.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Вентильный электродвигатель, содержащий статор с многофазной  корной об30 моткой, снабженной заземленной средней точкой, ротор с посто нными магнитами, реверсивный инвертор, управл ющие входы которого подключены к выходам логического блока управлени , а выходы - к соответ35 ствующим фазным выводам т-фазной  корной обмотки, m-канальный функциональный преобразователь, каждый канал которого составлен из последовательно соединенных между собой интегратора с на40 сыщением и преобразовател  уровн  напр жени  и снабжен резистором, один вывод которого соединен с инвертирующим входом интегратора с насыщением данного канала, образующим один из m-фазных вхо45 дов функционального преобразовател , соединенного с одноименным фазным выводом  корной обмотки, выход преобразовател  уровн  напр жени  каждого канала образует соответствующий выход

   50 функционального преобразовател , соединенный с одноименным входом логического блока управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности пуска, второй вывод резистора каждого канала

   55 функционального преобразовател  соединен с выходом интегратора с насыщением другого канала, сдвинутого по фазе по отношению к упом нутому на угол, равный 2 ж /т.

   /4 /5

   Фиг. 2.