Вентильный электродвигатель — SU 1288834 (original) (raw)
СО 1 ОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУ БЛИН А 1(51) 4 Н 02 К 29/О ИЗОБРЕТЕН ИВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАН К АВТОРСКОМ: с 7 ч)3. Каждыи я многофа ка питания ов 2 являе шинам источи из коммутато ным транзист торы 2 предн ния обмоток Коммута- подключепитания в рным мостом значены для источник ом ахотбоспользуют статора и диоды ключаетс ЭДС стат уровня гатель и 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашинострое ния и Ленинградский политехнический институт им, М.И. Калинина (72) Н,ф. Васильев, Р.К. Евсеев и А.А. Сочивко(57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к эл, машинам, иможет быть использовано в маховичных накопителях энергии. Двигательимеет многосекционные обмотки статора 1, подключенные к транзисторнымкоммутаторам 2 и диодным мостам 3в3.3 обратного тока. Двигатель содержит также датчик положения ротора,дешифратор и задатчик режима работы.Имеются ветви из диода 7 (8), транзисторного ключа 9 (10) и второгодиода 11 (12). Ветви подключены к оответствии с сигналами датчика по ожения ротора, Ключи 9, 1 О управля тся в соответствии с сигналами задатчика режима работы. К входа мутаторов 2 подключены выходы ратора. При работе двигателя с вичным накопителем энергии при ре энергии от маховика сначала режим, при к-ром обмоткаерез мосты обратного тока8, 11, 12 параллельно подк нагрузке. При падениира до нижнего допустимогомыкаются ключи 9, 1 О; и двиреходит в режим при последовательном подключении диодныхмостов. Наибольший процент отбираемой при торможении от механизма энегии, около 807., возвращается в источник питания при числе коммутаторов И = 2, Оптимальное число коммутаторов и мостов обратного тока лежит в пределах 2 6 И 4. 5 ил.1 табл.Изобретение относится к электротехнике, а конкретнее к вентильнымэлектродвигателям (ВД) постоянноготока, и может быть использовано вмаховичных накопителях энергии и в 5экономичных приводах инерционных нагрузок.111 елью изобретения является повышение экономичности за счет испольЮзования рекуперации энергии,На фиг, 1 изображена принципиальная схема ВД; на фиг. 2 - схема транзисторного коммутатора; на фиг.З -схема моста обратного тока; нафиг. 4 - схема транзисторного ключа;на фиг, 5 - схема задатчика зажима.ВД выполнен с возбуждением отпостоянных магнитов, а многосекционной обмоткой статора, образованнойБ группами многофаэных обмоток 1,подключенных к Б транзисторным коммутаторам 2 (фиг. 2) и к И диодным мостам 3 обратного тока. ВД содержитдатчик 4 положения ротора (ДПР), де.шифратор 5 и задатчик 6 режима работы. В состав устройства включенаИ-я ветвь элементов, каждая изкоторых состоит из последовательносоединенных первого диода 7 (8),транзисторного ключа 9(10) и второгодиода 11(12). Катод первого и анодвторого диодов каждой ветви подсоединены соответственно к положительной и отрицательной шинам источника13 питания, Общий вывод диодов ка 35тодной группы каждого К-го моста обратного тока 3 подключен к анодупервого диода (К)-ой ветви, а общий вывод диодов анодной группы каждого К-го моста обратного тока 3 ккатоду второго диода К-й ветви. Общий вывод катодной группы первогомоста 3.1 обратного тока и общий вывод анодной группы Б-го моста обрат 45ного тока подключены к положительнойи отрицательной шинам источника 3питания соответственно (при И= 3).Каждый иэ коммутаторов 2 (фиг.2)представляет собой многофазный тран 50эисторный мост. Сигналы на управляющие цепи транзисторов поступают отдешифратора 5 через усилители 4-19,которые, кроме усиления сигналовуправления, обеспечивают гальваническую развязку силовой и управляющейчастей ВД. Коммутаторы 2 предназначены для подключения. обмотокстаторак источнику 13 питания в соответствин с сигналами ДПР датчика 4 положения ротора.Многофаэные диодные мосты 3 обратного тока (фиг.З) выполняют двеФункции: сброс энергии, накопленнойв индуктивностях обмоток статора,при переключениях ключей транзисторных коммутаторов для исключения перенапряжений на транзисторных ключах;выпрямление ЭДС индуцируемых в обмотках статора в режиме торможенияи рекуперацни энергии.Ключи 9 и 10 управляются в соответствии с сигналами эадатчика 6 режима работы. Усилитель 20 (фиг.4)обеспечивает усиление логическогосигнала управления ключем и гальваническую развязку силовой и управляющей частей ВД,Каждый из коммутаторов 2 подключен зажимом 21 к положительной, зажимом 22 к отрицательной шине источника 13, а зажимами 23-25 - к зажимам переменного тока мостов 3.1,3.2, З.ЗЗ.М обратного тока,которые соединяются своими зажимами26 и 27 постоянного тока.Соответственно клемма 26.1 подключается к положительной шине источника 3 питания, клемма 27.11 - котрицательной шине источника 13 питания. Каждая(26.К)-ая клемма К-годиодного моста при К ) 1 подключается к аноду первого диода (К)-й ветви, состоящей из последовательновключенных первого диода, ключа ивторого диода. Каждая (27. К) -ая клемма К-го днодного моста при К с И подключена к катоду второго диодаК-й ветви. Каждый из транзисторныхключей 9 и 10 дополнительных ветвейсоединяется с диодами своими силовыми зажимами 28 и 29.Входы 30-32 дешифратора 5 соединены с выходом датчика 4 положенияротора, входы 33 и 34 - с выходом задатчика 6 режима работ. Выходы 35-40дешифратора 5 соединены с входамикоммутаторов 2, а выход 41 - с управляющим входом ключей 9 и О дополнительных ветвей.Дешифратор 5 (фиг.5) вырабатываетсигнал для управления мостовыми коммутаторами 2 и ключами 9 и 10 в соответствии с сигналами ДПР и задатчика 6 режима работы, обеспечивая триосновных режима работы ВД; работупри параллельном подключении комму 1288834 таторов 2 при запертых ключах 9 и 1 О; . работу при запертых ключах коммутаторов 2 и ключах 9 и 10; работу при последовательном подключении диодных мостов 3 при запертых ключах мостовых коммутаторов 2 и открытых ключах 9 и 10.В первом режиме обеспечивается разгон инерционной нагрузки маховика и накопление энергии при использовании предельных возможностей ВД по быстродействию. При этом в соответствии с сигналами ДПР 4 к источнику 13 питания подключаются секции обмоток статора 1, обеспечивающие при каждом определенном положении ротора максимальное значение момента на валу двигателя. Сброс энергии, ,накопленной в индуктивностях обмоток статора, при переключениях ключей коммутаторов 2 происходит через диоды 3 мостов обратного тока и диоды 7, 8, 1, 12 дополнительных групп.При втором режиме работы мосты обратного тока оказываются подключенными параллельно к источнику питания. В этом случае рекуперация энергии возможна только при превышении ЭДС обмоток статора величины ЭДС источника питания.В третьем режиме работы за счет замыкания ключей 9 и 10 образуется цепь из последовательно включенных диодных мостов обратного тока, причем суммарная ЭДС обмоток статора превышает ЭДС источника питания при угловой скорости я ротора маховикаав пределах4 Иы где О, угловая скорость холостого хода ВД БДПТ в первом режиме при параллельной работе коммутаторов 2.В указанном диапазоне угловых скоростей при работе ВД с инерционной нагрузкой обеспечивается рекуперация энергии в источник питания. При этом число Б выбирается исходя из требуемого диапазона регулирования скорости и величины статического момента на валу двигателя.При работе ВД с маховичным накопителем энергии первоначально при отборе энергии от маховика используют первый режим, когда обмотка статора через мосты обратного тока и .диоды 7, 8, 11, 12 параллельно подключается к нагрузке, При падении ЭДС статора до нижнего допустимого уровня замыкаются ключи 9 и 10, и5 Ю М 5 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий ротор с постоянными магнитами, якорь с многосекционной обмоткой, состоящей нз Б групп многофазных обмоток, подключенных к транзисторным коммутаторам, управляющие входы которых подключены к выходу датчика положения ротора через дедвигатель переходит в третий режим работы БДПТ. В этом случае число Б выбирается исходя из обеспечения максимального использования энергии, накопленной маховиком.Дешифратор 5 осуществляет преобразование логических сигналов в соответствии с таблицей истинности, в которой приняты следующие обозначения.р р - выходные сигналы ДПР; Г, Рэ 4 выходные сигналы задат 3чика режима работы;Г - Г ; выходные сигналы коммутаторов 2;Г- входные сигналы ключей9 и 10.Наибольший процент отбираемой при торможении от механизма энергии (-807) возвращается в источник питания при Ы = 2, Увеличение М дает возможность повысить интенсивность торможения и расширить диапазон по скорости, приводя к снижению процента возвращаемой энергии; В пределе при достаточно большом Б характеристика при торможении становится эквивалентной характеристике динамического торможения, на которой отдачи энергии в источник питания не происходит.При использовании устройства в маховичном накопителе энергии необходимо иметь ввиду, что уже при И=4 от маховика можно отобрать почти 947. накопленной им энергии. Следовательно, рациональное количество коммутаторов и мостов обратного тока лежит в пределах 2 Б4.Таким образом, ВД позволяет повысить экономичность электропривода инерционной нагрузки за счет организации рекуперативного торможения, Такой двигатель в целом ряде автономных транспортных нли исследовательских систем (электромобили, тран-. спортные роботы, планетоходы) может быть применен и в тяговом приводе, и в маховичном накопителе энергии.2888 10 367 40 О О О О О О О О О .О О О О О О О 1 1 1 О О О О О О О О 1 О О О 1 1 О О О ОО О 1О 3О О О О О О 1 О О О О О О 1 3 О О О 1 О 1 1 О О О О 1 ОО О О О1 1 О ОО О О О 1 1 1 .О О О О О О О О 1 Х Х Х О О О О О О О 3 О Х Х Х О О О О О О1 3 Х Х Х О О О О О О О шифратор, и к Н диодным мостам обратного тока, транзисторные коммутаторы подключены к шинам источника питания постоянного тока, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения экономичности засчет рекуперации энергии, двигательснабжен (И)-й ветвью из последовательно соединенных первого диода, транзисторного ключа и второгодиода, причем катод первого диодакаждой-ветви подключен к,положительной шине источника питания, а анодвторого диода каждой ветви подклю 34 бчен к отрицательной шине источникапитания, общий вывод диодов катодной группы каждого К-го моста обратного тока подключен к аноду первого диода (К-)-й группы, общийвывод диодов анодной группы каждого.К-го моста обратного тока подключенк катоду второго диода К-й ветви,общий вывод катодной группы первогомоста обратного тока подключен кположительной шине источника питания, а общий вывод анодной группыБ-го моста обратного тока в ,к отрицательной шине источника питания.1288834 Составитель А, СанталТехред И.Попович рректор Е, Рошко ктор С. Патруше Заказ одписно Проектная, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро НИИП по 130Тираж Государствен лам иэобрете Москва, Ж83ого комитета Сий и открытийРаушская наб