SU920973A1 - Управл емый вентильный электродвигатель - Google Patents

Description

(54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относитс  к электротё нике и может быть использовано в вентильном электроприводе с широким диапазоном регулировани  момента скорости, атакже в преобразовательной технике.

Известно, что в вентильном электроприводе формируемый момент пропорционален току фазы двигател , и расширение диапазона регулировани  момента и скорости зависит от диапазона регулирогвани  тока фазы.

Известны вентильные электродвигатели с регул тором, содержащие широтноимпульсный инвертор, охваченный обратной св зью па току. Ток нагрузки такого регул тора имеет помимо гладкой составл ющей пульсирующую составл ющую

W.

Диапазон регулировани  тока таких устройств ограничен в области малых значений тока областью, где ,;полезна  гладка  составл юща  тока становитс  соизмеримой с амплитудой пульсации А%

в области максимальных выходных сигналов ограничен предельными возможност ми источника питани  и параметрами нагрузки.

В относительных единицах механические характеристики совпадают с токовыми . Диахгазон регулировани  Tojca фазы вентильного двигател  ограничен кривой, определ емой параметром К, завис щим от отношени  индуктивности

10 «с , и активным .сопротивлением R при выбранном напр жении питани  инвертора , законе управлени  и скорости холостого хода двигател  Я , где , причем, чем выще посто нна  цель (L/R)

15 нагрузки инвертора, тем сильнеее ограничена область предельных значений тока и момента при максимальных сигналах управлени .

В области малых значений сигнала

20 управлени  возможно расширение диатшзона регулировани  тока путем, уменьшени  пульсаций тока ЛТ .Сделать это можно несколькими пут ми при посто нком наф жении питани : выбором соответствующего закона управлени  инвертором , .повышением частоты коммутации силовых ключей инвертора, увеличением посто нной цепи нагрузки. Выбор закона ..управлени  инвертором, например, .с одно1 пол р ной формой импульсов найр жени  позвол ет значительно снизить пульсации тока в области малых значений тока. Однако в регул торе тока из-за неидеаль ности элементов его составл ющих всегда присутствует несимметричность, поэтому даже при малых значени х выходного ток ( глубины модул ции импульсов напр ж&ни  инвертора) наблюдаютс  значит0льнь1 пульсации, рграничиваюжие диапазон ре гулировани  тока. Уменьшить пульсации тока можно путе повышени  коммутации силовых ключей, что невсегда возможно иэ-за увеличени  потерь на переключени , значит снижени  КПД и надежности, а также потому, что силовые ключи инвертора (транзисторы, тиристоры) имеют ограни ченньш частоты работы на уровне от едйНИЦ до дес тков киплогерц. Увеличение посто нной .времени L / R позвол ет снизить пульсации тока, т. е. расширить диапазон регулировани  тока в области малых значений тока. С другой стороны, увеличение посто нной времени цепи ве дет -к ограничению диапазона регулировани  тока фазы в области максимальных выходных токов, поэтому такой путь не всегда приемлем. Возможно также создание регул тора тока с устройством регулировани  частоты коммутации ключей иввертора в сторону ее увеличени  в области малых значений глубины модул ПИИ выходных импульсов напр жени  инве тора ло длительности так, чтобы уменьшить ДТ и значит расширить диапазон регулировани  тока, что повлечет за ;собой усложТнение схемы управлени ,, повышение потерь и снижение надежности Наиболее близким по технической сущ ности и решаемой задаче к изобретению  вл етс  управл емый вентильный ,электродвигатель , содержащий ротор, статор с обмоткой, датчик положени  ротора, умножители, первый вход каждого из ко торых в каждом канале соединен к. соответствующему выходу датчика положе НИН ротора, вторые входы присоединены ко входу управлени  электроприводом, выходы умножителей в каждом канале присоединены к первому входу схемы сравнени , второй вход которой соедине)

с выходом датчика тока фазы, а выход соединен со входом широтно-импульсного усилител  мощности, выход каждого усилител  мощности соединен с фазой обмотки  кор  -через дроссель с магнитопроводом (21

Claims (2)

1. Недостатками такого двигател   вл  ютс  большие масса и габариты и.низ.кий КПД, обусловленный необходимостью выбора дроссел  .с большой индуктивностью . Цель изобретени  - повышение КПД и снижение массы устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в цепь каждой фазы двигател  включен дроссель, магнитопровод которого выполнен с немагнитным зазором, величина которого плавно измен етс  от одного кра  магнитопровода к другому. Применение дроссел  суказанным: магнитопроводом, обеспечивает автомат ческое изменение посто нной времени цепи фазы двигател  в зависимости от без усложнени  устройства и увеличени  массы и габаритов. Изменение посто нной цепи фазы двигател  позвол ет расширить диапазон управлени  формируемого электромагнитного момента и скорости врашени  электропривода. На фиг. 1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства с -двух .фазным вентильным двигателем; на фкг. 2 - возможные варианты выполнени  маг нитрпровода дроссел ; а - дроосель в двух проекци х у которого зазор измен етс  от одной боковой поверхности к другой, б - то же, при изменении зазора от одной цилиндрической поверхности к другой, на фиг. 3 - фирмы и пульсации тока в нагрузке широтноймпульсных .преофазователей: а - при двухпол рной форме выходных импульсов напр жени , б - при однопол рной на %нг. 4а - характер изменешш }йндуктив- ности дроссел  в функции тока при немагнитном зазоре, плавно иа ден юшимс  от .одного кра  магнитопровода к другому; на фиг. 46 - предельные механические характеристики вентильного электропривода при различных значени х посто нной времени цепи фазы. На фиг. 1 обозначено: устройства сравнени  1 V и 2, широтно-импульсные усилители 3 и 4 нащз жени , датчики фазных токов 5 и 6 двигател , дроссел  7 и 8 с немагнитным зазорсм, плавно измен кушимс  от одного кра  магнитопровода 592 к другс лу, двухфазный синхронный ава гатепь 9 с возбуждением от посто нных магнитов множительные устройства 10 и 11, датчики положени  ротора 12. Выходные сигналы- датчика положени  ротора 12 поступают на первые входы множительных устройств 1О и 11, на вторые входы которых поступает сигнал упрйвлени , пропорциональный требуемому моменту. Сигнал с выхода множ тельных устройств поступает на соответ ствующие входы регул тора фазных токов ( рФт). .; РФТ состоит из двух регул торов ток фазы двигател  по числу фаз, каждый щ которых состоит из схемы сравнени  1 ( Ш1фотно-импульсного инвертора 3 (4), датчика тока 5 (6) и дроссел  7 (8) с немагнитным зазором. РФГ формирует ток фазы двигател  в соответствии с сигнале от множительного устройства. Выходной сигнал широтно-импульсного инвертора имеет пр моугольные импул : :сы напр жени , промодулированные по длительности в соответствии с выходным сигналом множительногоустройства, поэтому ток фазы помимо гладкой составл ющей Зср имеет пульсирующую соста&л юшую ut) (фиг. 3). Наличие переменного немагнитного зазора, величина которого плавно и ен етс  от одного крб1Я магнитощэовода к другому {фиг. 2 а, б), определ ет нелинейность изменени  индуктивности дроссел  {фиг. 4а) в функции от значени  тока фазы, а значит и посто нной времени цепи нагрузки, котора  также м н етс  в зависимости от значени  тока фазы. При этом величина i /Я увеличиваетс  при малых величинах тока и уменьшаетс  при больших значени х тока . Причем в области нулевых токов пульсации тока At) уменьшаютс , и след вательно, увеличиваетс  диапазон регулировани  тока. В области же максимал ных, предельных токов уменьшение приво дит к уменьшению К L / R. Я х и к 3 расширению диапазона регутфовани  тока и мс лента вентильного двигател  (фвг. 4, крива  . Включение в цепь фазы вентильного электропривода дроссел  с не 4агш1тным зазором, величина которого плавно измен етс  от одного кра  магнитопровода к другому, позвол ет снизить массу и габариты, потребл емую мошность и повысить надежность устройства при регултфовании посто нной цепи фазы вентвл „ого двигател  с целью расширени  диапазона управлени  формируемого тока, электромагнитного момента и скорости. Формула изо б р е т е н и   Управл емый вентильный электродвигатепь , содержащий статор с обмоткой. ротор, многофазный датчик положени  ротора, умножители, входы кото рых в каждом канале присоединены к соответствующему выходу датчика положени  ротора, вторые входы присоединены ко входу управлени  электроприводом, выходы умножителей в каждом канале хфисоединены к первому входу .схемы сравнени , второй вход которой присоединен с выходом датчика тока фазы, а выход соединен со входетл шмротноимпульсного усилител  мощности,, выход каждого усилител  мощности соединен с -фазой обмотки  кор  через дроссель ,с магнитопроводом, отличающий - с   тем, что, с целью повышени  КПД и снижени  массы устройства, в цепь каждой фазы двигател  включен дроссель, магнтггопровод которого выполнен с немагнитным зазором, плавно измен ющимс  от одного кра  магнитопровода к дру гому. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Электронна  техника в автомат ке .Под ред. Ю.И. Конева, М., Советское адио, вып. 9. 1977, с. 20О-214.
2. 2. Бродовский В.Н., Иванов Е.С. Приводы с частотно-токовым управлением, М., Энерги , 1974, с. 8-23.

   r-4X

   w

   11

   X

   Va

   ДПР

   иг.1