SU754594A1

SU754594A1 - Вентильный двигатель 1

Info

Publication number: SU754594A1
Application number: SU782607415A
Authority: SU
Inventors: Yurij A Gollandtsev; Mikhail N Krasikov
Original assignee: Le I Aviatsionnogo Priborostro
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1980-08-07

Description

Изобретение относится к области электрических машин, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с вентильным коллектором.

Известны вентильные электродвигатели (ВД), содержащие ротор, статор с обмоткой, соединенной с выходом инвертора, угол открытого состояния ключей которых меньше 180 эл. град. [1]. Основной их недостаток заключается в низком использовании меди и обмотки статора.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному двигателю является двигатель, имеющий неподвижный статор, в пазах которого уложена рабочая многофазная обмотка переменного тока, последняя через многофазный вентильный инвертор напряжения с длительностью работы вентилей 180 эл. град, подсоединена к источнику постоянного тока, ротор с обмоткой возбуждения постоянного тока, укрепленный на валу датчик положения ротора с обмотками, которые через усилители подсоединены к управляющим входам соответствующих вентилей инвертора. В таких ВД независимо от способа управления инвертором в моменты коммутации вентилей одной ветви

2

возникает кратковременный режим короткого замыкания источника постоянного напряжения, питающего инвертор. Этот ток короткого замыкания (сквозной ток) обусловлен временем запаздывания при закры₅ тии вентиля, а также конечной скоростью спада тока управления для транзистора и конечной скоростью приложения запирающего обратного напряжения для тиристора. Указанный ток короткого замыкания значительно превышает ток нагрузки, увелиЮ чивает потери в вентилях инвертора, особенно при больших частотах их переключения, что приводит к уменьшению надежности ВД с подобным коммутатором. Но вместе с тем данная схема вентильного коммутатора имеет наибольший коэффициент преобразования по напряжению, что с точки зрения создания быстродействующего электропривода имеет определенные преимущества [2].

С целью ограничения сквозных токов в цепи постоянного тока инвертора включа20 ют реактор с небольшой индуктивностью,

что уменьшает быстродействие электропривода, Кроме того, можно уменьшить продолжительность управляющих импульсов

тока на величину времени запаздывания за754594

3

4

крытия транзисторов инвертора на величину

воемени спада управляющего тока или организовать задержку управляющих импульсов, равную времени выключения тиристоров

с одной ветви инвертора.

Целью изобретения является повышение КПД ВД за счет уменьшения динамических потерь в вентилях преобразователя ВД и высших гармонических составляющих, а также повышение быстродействия ВД за счет уменьшения размагничивающей реакции якоря при пуске ВД.

Это достигается тем, что в известный ВД, содержащий неподвижный статор, в пазах которого уложена рабочая многофазная обмотка, соединенная через многофазный вентильный инвертор напряжения с длительностью работы вентилей 180 эл. град, с зажимами для подсоединения к источнику постоянного тока, ротор с обмоткой возбуждения, укрепленный на валу датчик положения ротора с чувствительными элементами например с обмотками, которые через усилители подсоединены к управляющим входам соответствующих вентилей · инвертора, введены датчик тока, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, датчик регулируемого эталонного напряжения, пропорционального уровню ограничения тока возбуждения, схема сравнения, один вход которой подключен к датчику регулируемого эталонного напряжения, а второй — к датчику тока возбуждения, и включенные в каждую цепь управления вентилями схемы совпадения, первый вход которых подключается к соответствующей обмотке датчика положения ротора, а вторые входы объединены и подключены к выходу схемы сравнения.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого вентильного двигателя постоянного тока; на фиг. 2 — осциллограммы фазных напряжений и тока в обмотке возбуждения: на фиг. 2 а двигатель не имеет дополнительного устройства, на фиг. 2 6 двигатель выполнен согласно изобретению.

Вентильный двигатель содержит неподвижный статор, в пазах которого уложена рабочая многофазная обмотка 1 переменного тока, последняя через многофазный вентильный инвертор 2 напряжения с длительностью работы вентилей 180 эл. град, подсоединена, к источнику 3 постоянного тока, ротор 4 с обмоткой возбуждения постоянного тока, укрепленный на валу 5 датчик положения ротора 6 с обмотками 7, которые через усилители 8 подсоединены к управляющим входам соответствующих вентилей инвертора 2, датчик 9 тока возбуждения, включенный последовательно с обмоткой возбуждения ротора 4, датчик 10 регулируемого эталонного напряжения, пропорционального уровню ограничения тока возбуждения, схему сравнения 11, один вход которой соединен с датчиком 9 тока возбуждения, а другой — с датчиком 10 регулируемого эталонного

напряжения, соответствующее число схем совпадения 12, выход каждой из них соединен с соответствующим усилителем 8, а первый вход каждой схемы совпадения 12 соединен с соответствующей обмоткой 7 датчика положения ротора, а вторые входы объединены и подключены к выходу схемы сравнения 11.

На фиг. 2: ί — время; 1%— напряжение на фазе статора; ί_0Β— ток обмотки возбуждения; ί ₀₁φ— минимальная величина тока возбуждения, задаваемая ограничителем.

В момент коммутации вентилей инвертора 2 происходит резкое увеличение реакции якоря и, как следствие, уменьшается ток в обмотке возбуждения ротора 4, так как потокосцепление обмотки возбуждения стремится остаться постоянным. Тем самым уменьшается электромагнитный момент, развиваемый ВД, что приводит в конечном итоге к увеличению времени разгона ВД. Если в цепь обмотки возбуждения ВД включить датчик 9 тока, то сигнал, снимаемый с датчика 9 можно использовать для снятия управляющего сигнала с вентиля инвертора 2. Для этого сигнал, пропорциональный току в обмотке возбуждения ротора 4, сравнивается с эталонным напряжением, величину которого можно регулировать, в частности, потенциометром. Если сигнал, пропорциональный току возбуждения, становится меньше заданного уровня, то срабатывает схема сравнения 11 и на схемы совпадения 12 подается запрещающий сигнал и тем самым снимается управляющий сигнал . е вентиля.

ВД обладает высоким быстродействием. В ВД удается устранить резкие провалы в кривой электромагнитного момента и соответственно уменьшить время разгона. КПД увеличивается благодаря наличию временных пауз в кривой напряжения, приложенного к обмоткам ВД, за счет уменьшения числа и амплитуды высших гармонических составляющих по сравнению с кривой напряжения ВД, не имеющего временных пауз. Кроме того, исключаются сквозные короткие замыкания источника питания, что приводит к уменьшению динамических потерь в вентилях коммутатора ВД. ВД может найти применение в специальном электроприводе постоянного тока, где необходимы равномерный электромагнитный момент и высокое быстродействие.

Claims

Формула изобретения

Вентильный двигатель, содержащий статор, в пазах которого уложена рабочая многофазная обмотка, соединенная через многофазный вентильный инвертор напряжения

с длительностью работы вентилей 180 эл.

754594

5

6

град, с зажимами для подключения к источнику постоянного тока, ротор с обмоткой возбуждения, укрепленный на валу датчик положения ротора с чувствительными элементами, выход каждого из которых через усилители подсоединен к управляющему ₅входу соответствующего вентиля инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и КПД, он снабжен датчиком тока возбуждения, задатчиком регулируемого эталонного напряжения, схемой сравнения и схемами совпадения, выход ю каждой из них соединен с соответствующим усилителем, первый вход каждой схемы совпадения соединен с чувствительным элементом датчика положения ротора, а вторые входы всех схем совпадения объединены и подключены к выходу схемы сравнения, один вход которой подключен к задатчику эталонного напряжения, а второй — к датчику тока возбуждения.