Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в электроприводах с двухфазными синхронными двигателями. В электропривод введены дополнительные пары диодов 27, 28; 33, 34; 29, 30; 25, 26, соединенные соответствующим образом с диодами основных пар 35, 36; 37, 38; 39, 40; 31, 32 и 23, 24, связанные с секциями 2, 3, 4, 5 якорной обмотки синхронного двигателя. Введенные дополнительный транзисторный ключ 43 и резистор 41 в его базовой цепи включены в цепи моста, образованного диодами 23, 24; 27, 31 и 35, 36 одной ячейки коммутатора. Аналогичный ключ 44 и резистор 42 имеются и в другой ячейке коммутации. Указанные элементы образуют контуры торможения при остановке двигателя, что способствует быстрому его торможению. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2012991
Класс(ы) патента: H02P6/02
Номер заявки: 4814635/07
Дата подачи заявки: 16.04.1990
Дата публикации: 15.05.1994
Заявитель(и): Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники
Автор(ы): Михеев Ю.Ф.; Лапа А.Е.; Пахомов С.Л.; Янущик И.А.; Мельников Б.А.; Нисневич М.З.
Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники
Описание изобретения: Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с двухфазными синхронными двигателями.
Известен вентильный электропривод, содержащий двухфазный синхронный двигатель, два электронных коммутатора, выполненных в виде реверсивных транзисторных мостов, в диагональ которых включены обмотки фаз двигателя, синусно-косинусный датчик положения ротора с входной и двумя выходными обмотками, задатчик скорости через модулятор, подключенный к входной обмотке датчика положения ротора, выходные обмотки которого соединены через фазочувствительные выпрямители к управляющим входам коммутаторов.
В этом электроприводе используется непрерывный способ регулирования напряжения на обмотках фаз двигателя, при котором для управления транзисторами коммутаторов необходимо применять сложные усилительные каскады, что приводит к усложнению электропривода, возрастанию массы блока управления и потерь в нем вследствие низких коэффициентов усиления транзисторов.
Известен также вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель, датчик положения ротора и электронный коммутатор, выполненный по трехфазной мостовой схеме на транзисторах, управляемых импульсными способами.
Известны структуры вентильных электроприводов с трехфазными и двухфазными двигателями, в которых каждая фаза питается от отдельного электронного коммутатора, выполненного в виде однофазного мостового транзисторного инвертора, управляемого широтно-импульсным способом. Использование импульсных способов управления мостовыми коммутаторами позволяет улучшить энергетические характеристики электроприводов, но при этом возникают трудности в обеспечении надежной защиты транзисторов от сквозных токов, протекающих по стойкам коммутатора, при их переключении. Это обстоятельство ограничивает возможный диапазон частот модуляции, снижает надежность работы силовых транзисторов, повышает требования к ним по габаритной мощности, а временные задержки, которые, как правило, вводятся в схему управления с целью исключения сквозных токов, приводят к искажению формы тока в фазах двигателя.
Известен вентильный электропривод, содержащий синхронный двигатель с обмоткой якоря, состоящей из четырех секций, по две секции в каждой фазе, последовательно с которыми соединены транзисторные ключи однополярного электронного коммутатора. Для улучшения энергетических характеристик привода в секции обмотки введены источники вольтодобавки, сфазированные с ЭДС вращения двигателя и выполненные с использованием вольтодобавочного дросселя.
Применение вольтодобавочного дросселя в вентильном электроприводе приводит к увеличению его массогабаритных показателей и снижению быстродействия.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вентильный электродвигатель по авт. св. СССР N 1670753, кл. Н 02 К 29/06, 1989.
Известный электропривод содержит двухфазный синхронный двигатель с двумя ячейками коммутации, каждая из которых образована двумя сдвинутыми на 180 эл. град. секциями фазы обмотки якоря и двумя силовыми транзисторными ключами, эмиттеры которых соединены с одним выводом источника питания, а объединенные первые выводы секций фаз ячеек коммутации соединены со вторым выводом источника питания, два диода, один силовой вывод каждого из которых соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, пять основных пар диодов, в первой, второй, четвертой и пятой парах диоды включены последовательно-встречно, катоды диодов первой основной пары соединены со вторыми выводами секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, общая точка их анодов - с одним выводом резистора, второй вывод которого связан с базой дополнительного транзисторного ключа и объединенными катодами диодов пятой пары, катоды диодов второй основной пары соединены со вторыми выводами секций обмотки якоря второй ячейки коммутации, катод каждого диода третьей основной пары соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, а объединенные катоды диодов четвертой основной пары соединены с эмиттером дополнительного транзисторного ключа, синусно-косинусный датчик положения ротора синхронного двигателя, последовательно соединенные задатчик скорости и модулятор, выходом подключенный к входной обмотке упомянутого датчика положения ротора, выходные обмотки которого соединены с входами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами широтно-импульсных модуляторов, вторыми входами подключенных к выходу генератора пилообразного напряжения.
Недостатком прототипа являются сложность структуры электропривода и низкие энергетические показатели, вследствие того, что в нем импульсное регулирование напряжения в секциях фаз обмотки якоря осуществляется отдельными импульсными регуляторами напряжения, а силовые транзисторные ключи по командам отдельного формирователя зоны коммутации обеспечивают только подключение в определенной очередности секций фаз обмотки якоря к импульсным регуляторам напряжения на время, соответствующее интервалу коммутации αк = 180о (полупериоду выходного напряжения датчика положения ротора). В паузах между импульсами управления импульсные регуляторы напряжения закрыты и ток в секциях протекает в прежнем направлении под действием ЭДС-самоиндукции в контуре, образованном открытыми под действием импульсов управления с формирователя зоны коммутации соответствующими силовыми транзисторными ключами и обратными диодами.
Целью изобретения является упрощение и повышение энергетических показателей электропривода.
Сущность изобретения заключается в том, что вентильный электропривод содержит двухфазный синхронный двигатель с двумя ячейками коммутации, каждая из которых образована двумя сдвинутыми на 180 эл. град. секциями фазы обмотки якоря и двумя силовыми транзисторными ключами, эмиттеры которых соединены с одним выводом источника питания, а объединенные первые выводы секций фаз ячеек коммутации соединены со вторым выводом источника питания, два диода, один силовой вывод каждого из которых соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря, соответствующей ячейки коммутации, пять основных пар диодов, в первой, второй, четвертой и пятой парах диоды включены последовательно-встречно, катоды диодов первой основной пары соединены со вторыми выводами секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, общая точка их анодов - с одним выводом резистора, второй вывод которого связан с базой дополнительного транзисторного ключа и объединенными катодами диодов пятой пары, катоды диодов второй основной пары соединены со вторыми выводами секций обмотки якоря второй ячейки коммутации, катод каждого диода третьей основной пары соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, а объединенные катоды диодов четвертой основной пары соединены с эмиттером дополнительного транзисторного ключа, синусно-косинусный датчик положения ротора синхронного двигателя, последовательно соединенные задатчик скорости и модулятор, выходом подключенный к входной обмотке упомянутого датчика положения ротора, выходные обмотки которого соединены с входами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами широтно-импульсных модуляторов, вторыми входами подключенных к выходу генератора пилообразного напряжения.
Новым является то, что второй вывод одного из диодов третьей основной пары соединен с первым выводом резистора, аноды диодов пятой основной пары соединены соответственно с коллекторами транзисторных силовых ключей первой ячейки коммутации, а аноды диодов четвертой основной пары - соответственно с общими точками соединения катодов диодов первой основной пары и вторых выводов секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, второй силовой вывод первого из двух упомянутых диодов связан с эмиттером первого дополнительного транзистора, каждый широтно-импульсный модулятор снабжен третьим входом и вторым выходом, а генератор пилообразного напряжения - вторым выходом, соединенным с третьими входами широтно-импульсных модуляторов, выходы каждого из которых связаны с базами силовых транзисторных ключей соответствующей ячейки коммутации, и введены четыре дополнительные пары диодов, во второй и четвертой парах диоды включены последовательно-встречно, каждый диод первой дополнительной пары анодом соединен с анодом соответствующего диода пятой основной пары, а катодом - с анодом соответствующего диода четвертой основной пары, второй дополнительный транзисторный ключ и второй резистор, первый вывод которого соединен со вторым выводом диода третьей основной пары, с объединенными анодами диодов второй основной пары и с коллектором второго дополнительного транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с объединенными катодами диодов второй дополнительной пары, анод каждого из которых связан с общей точкой соединения катода соответствующего диода основной пары, второго вывода соответствующей секции обмотки якоря второй ячейки коммутации, катодом одного из диодов третьей дополнительной пары, анод каждого из которых соединен с анодом одного из диодов четвертой дополнительной пары и коллектором соответствующего силового транзисторного ключа второй ячейки коммутации, объединенные катоды диодов четвертой дополнительной пары подключены к базе второго дополнительного транзисторного ключа и второму выводу второго резистора.
На фиг. 1 приведена схема вентильного электропривода; на фиг. 2 - принципиальная схема генератора треугольных напряжений и широтно-импульсных преобразователей; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу вентильного электропривода.
Вентильный электропривод (фиг. 1) содержит двухфазный синхронный двигатель с постоянными магнитами на роторе 1 и четырехсекционную обмотку на якоре. Секции 2, 3 и 4, 5, сдвинутые в каждой фазе обмотки одна относительно другой на 180 эл. град. , вместе с силовыми транзисторными ключами 6, 7 и 8,9 соответственно образуют две ячейки 10 и 11 коммутации. Транзисторы 6-9 соединены эмиттерами с одним выводом источника питания, а объединенные первые выводы секций 2, 3 и 4, 5 фаз ячеек коммутации соединены со вторым выводом источника питания. На валу синхронного двигателя установлен синусно-косинусный датчик 12 положения ротора синхронного двигателя с входной обмоткой 13 и двумя выходными обмотками 14 и 15, которые подключены к входам двух фазочувствительных выпрямителей 16 и 17 соответственно. К входной обмотке 13 датчика 12 положения ротора подключен модулятор 18, соединенный входом с выходом задатчика скорости 19. Электропривод также содержит два диода, пять основных пар диодов, введенные четыре дополнительные пары диодов, генератор 20 пилообразных напряжений, снабженный вторым выходом, широтно-импульсные модулятора 21, 22, каждый из которых снабжен вторым выходом и третьим входом. Первые входы модуляторов 21, 22 подключены к выходам фазочувствительных выпрямителей 16, 17 соответственно, а вторые и третьи входы модуляторов соответственно - к первому и второму выходам генератора 20. Выходы широтно-импульсных модуляторов 21, 22 связаны соответственно с базами силовых транзисторных ключей 6, 7 и 8, 9, которые соединены коллекторами соответственно с анодами диодов 323, 24 пятой основной пары и с анодами диодов 25, 26 четвертой дополнительной пары. Диоды 27, 28 первой дополнительной пары соединены анодами соответственно с анодами диодов 23, 24 пятой основной пары, а диоды 29, 30 третьей дополнительной пары соединены анодами с анодами диодов 25, 26 четвертой дополнительной пары. Катоды диодов 27, 28 соединены с анодами диодов 31, 32 четвертой основной пары соответственно, а катоды диодов 29, 30 соединены соответственно с анодами диодов 33, 34 второй дополнительной пары. Катоды диодов 35, 3у6 первой основной пары соединены со вторыми выводами секций 2, 3 обмотки якоря ячейки коммутации 10, а катоды диодов 37, 38 второй основной пары соединены со вторыми выводами секций 4, 5 обмотки якоря ячейки 11 коммутации. К объединенным анодам диодов 35, 36 первой основой пары и к объединенным анодам диодов 37, 38 второй основной пары подключены соответственно аноды диодов 39, 40 третьей основной пары, коллекторы и через резисторы 41, 42 базы дополнительного и второго дополнительного транзисторных ключей 43 и 44, соединенные соответственно с объединенными катодами диодов 23, 24 пятой основной пары и объединенными катодами диодов 25, 26 четвертой дополнительной пары. Эмиттер дополнительного транзисторного ключа 43 соединен с объединенными катодами диодов 31, 32 четвертой основной пары и с катодом первого диода 45, а эмиттер второго дополнительного транзисторного ключа 44 соединен с объединенными катодами диодов 33, 34 второй дополнительной пары и с катодом второго диода 46. Аноды диодов 45 и 46 соединены с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации.
Генератор 20 (фиг. 2) пилообразных напряжений содержит интегратор, выполненный на операционном усилителей 47, резисторах 48, 49 и конденсаторе 50, и инвертор, выполненный на аналогичном усилителе 51 с резисторами 52, 53. Выход интегратора 47 "Вых. 1" и выход инвертора 51 "Вых. 2" являются выходами генератора 20. Вход генератора 20 предназначен для подключения к генератору прямоугольных импульсов через конденсатор 54, осуществляющий развязку по постоянному току.
Широтно-импульсный модулятор 21 (22) выполнен на двух компараторах 55, 56 (570 58) и логических элементах И и ИЛИ-НЕ 59, 60 (61, 62) соответственно.
Инвертирующие входы компараторов 56 (58) являются первыми входами "Вх. 1" широтно-импульсных модуляторов 21 (22), вторыми входами "Вх. 2" которых являются инвертирующие входы компараторов 55 (57). Третьими входами "Вх. 3" широтно-импульсных модуляторов 21 (22) служат неинвертирующие входы компараторов 55, 56 (57, 58). Резисторы 63-70 предназначены для ограничения входных токов компараторов, а резисторы 71-74 - для обеспечения необходимого уровня входных напряжений логических элементов 59-62.
Выходы элементов 59-62, являющиеся выходами широтно-импульсных модуляторов 21, 22 должны быть соединены с управляющими входами силовых транзисторных ключей через промежуточные усилители, которые могут быть выполнены по различным схемам с трансформаторной или оптронной развязкой. Исполнение этих устройств принципиального значения для предмета изобретения не имеет, поэтому и не показано на фиг. 2.
Практическая реализация остальных узлов предлагаемого электропривода не вызывает затруднений. Модулятор 18, фазочувствительные выпрямители (демодуляторы) 16, 17 выполнены на операционных усилителях типа 14ОУД8А с ключами (микросхема 590КН4) на входе, которые управляются от отдельного генератора прямоугольных напряжений, используемого также для формирования пилообразного напряжения в генераторе 20. Эти узлы могут быть реализованы по различным схемам, например, приведенным в (см. Ю. М. Беленький, Г. С. Зеленкова, А. Г. Микеров. "Опыт разработки и применение бесконтактных моментных приводов", Ленинград, 1987, ЛДНТП, с. 16, 17).
В качестве дополнительного и второго дополнительного транзисторных ключей 43 и 44 применены транзисторы типа 2Т825А, а в качестве диодов 23-26 и 27-40 применены соответственно диоды типа 2Д212А и 2Д213А. При практической реализации вентильного электропривода использовались два механических модуля двигателей, выполненные на основе двухфазных, четырехсекционных синхронных двигателей типа ДБМ63-0,6-3-2 и ДБМ150-4-03-2 с датчиком положения ротора - синусно-косинусным вращающимся трансформатором ВТ60.
На фиг. 3 введены следующие обозначения: U1 - выходное напряжение задатчика скорости; U2 и U3 - выходные синусоидальные напряжения фазочувствительных выпрямителей 16 и 17 соответственно. U4 и U5 - выходные напряжения интегратора 47 и инвертора 51 генератора 20. U55 и U56 - выходные напряжения компараторов 55 и 56; U6 и U7 - выходные импульсы элементов 59, 60 (импульсы на первом и втором выходах ШИМ 21); U57 и U58 - выходные напряжения компараторов 57 и 58. U8 и U9 - выходные импульсы элементов 61, 62 (импульсы на первом и втором выходах ШИМ 22).
Работает электропривод следующим образом.
С задатчика скорости 19 напряжение управления U1 (фиг. 3) поступает через модулятор 18 на первичную обмотку 13 синусно-косинусного датчика положения ротора (ДПР) 12, в результате чего на его вторичных обмотках 14 и 15 формируются модулированные напряжения, изменяющиеся по гармоническому закону и сдвинутые одно относительно другого на 90 эл. град.
Фазочувствительные выпрямители (ФЧВ) 16 и 17 формируют из выходных напряжений ДПР синусоидальные напряжения U2 и U3, которые сравниваются в компараторах 55-58 широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 21 и 22 с выходными разнополярными пилообразными напряжениями U4 и U5 генератора 20 (фиг. 3). На выходах компараторов 55-58 при этом формируются прямоугольные импульсы U55-U58. При положительной полуволне выходных напряжений U2 и U3 ФЧВ 16 и 17, из прямоугольных импульсов U55, U56 (U57, U58) соответствующие схемы И 59 (61) формируют последовательности прямоугольных импульсов U6 (U8) на включение силовых транзисторных ключей 6 и 8, а при отрицательной полуволне выходных напряжений U2 и U3, уже схемы ИЛИ-НЕ 60 (62) формируют последовательности прямоугольных импульсов U7 (U9) из выходных импульсов U55, U56 (U57, U58) соответствующих компараторов на включение ключей 7 и 9, при этом импульсы U6, U8 на первых выходах ШИМ 21, 22 (элементах 59, 61) отсутствуют и ключи 6, 8 закрыты.
В течение действия импульсов ШИМ 21 (22) силовой транзисторный ключ (СТК) 6 (8) открыт и ток от плюса (первого зажима) источника питания протекает по цепи: транзисторный ключ 6 (8), диод 27 (29), секция 2 (4) фазы двигателя, минус (второй зажим) источника питания. Пока открыт СТК 6 (8) и по диоду 27 (29( протекает ток, база транзисторного ключа 43 (44) оказывается соединенной через диод 23 (25) с плюсом источника питания, а падение напряжения на диоде 27 (29) является для его входной цепи ("эмиттер-база") запирающим (плюс на базе минус на аноде диода 31 (33) и, следовательно, транзисторный ключ 43 (44) во время действия импульсов ШИМ закрыт. По окончании действия импульсов U6 (U8) СТК 6 (8) закрывается и отключает секцию 2 (4) и входную цепь транзисторного ключа 43 (44) от источника питания. Под действием наведенной в секции 2 (4) ЭДС самоиндукции по цепи: диод 45 (46) переход эмиттер-база ключа 43 (44), резистор 41 (42) и диод 35 (37) открывается ключ 43 (44). В результате ток в секции 2 (4) за счет запасенной в индуктивности магнитной энергии продолжает протекать в прежнем направлении, замыкаясь в контуре: секция 2 (4), диод 45 (46), переход эмиттер-коллектор транзисторного ключа 43 (44), диод 35 (37), секция 2 (4).
В положениях ДПР 12, когда выходные напряжения U2 и U3 ФЧВ 16 и 17 проходят через нуль и изменяют знак (фиг. 3), исчезают импульсы U6 и U8 на первых входах ШИМ 21 (22) на включение СТК 6 (8) и начинают формироваться импульсы U7 и U9 на вторых выходах ШИМ на включение СТК 7 и 9. Силовой транзисторный ключ 6 (8) закрывается и при включении СТК 7 (9) ток от источника питания теперь протекает по диодам 28 (30), секциям 3 (5) фаз обмотки двигателя через ключи 7 (9). Ключ 43 (44) остается при этом в закрытом состоянии, так как его база теперь через диод 24 (26) будет соединена с положительной шиной источника питания, а падение напряжения на диоде 28 (30) является для его входной цепи запирающим. В паузе между импульсами U7 и U9 СТК 7 (9) закрываются и отключают секцию 3 (5) от источника питания, а транзисторный ключ 43 (44) под действием ЭДС самоиндукции открывается по цепи: секция 3 (5), диод 45 (46), переход эмиттер-база, резистор 41 (42), диод 36 (38), секция 3 (5) и вместе с диодами 45 (46) и 36 (38) образует замкнутый контур, по которому продолжает протекать в прежнем направлении ток в секции 3 (5) под действием запасенной в ее индуктивности магнитной энергии.
При очередной смене знака напряжения на выходе ФЧB 16 (17) прекращается формирование импульсов на включение СТК 7 (9) и начинается их формирование на включение СТК 6 (8). В дальнейшем процессы в электроприводе протекают аналогичным образом, т. е. во время действия импульсов ШИМ 21, 22 силовые транзисторные ключи коммутируются в последовательности 6, 8, 7, 9 и обеспечивают путь для протекания тока по секциями 2, 4, 3, 5 от источника питания. В паузах между импульсами включаются автоматически транзисторные ключи 43 (44) и вместе с диодами 35, 36, 45 (37, 38, 46) образуют контуры для протекания тока в секциях 2, 3 (4, 5) в прежнем направлении от ЭДС-самоиндукции. Так как на каждом выходе ШИМ формируются последовательности импульсов, длительность которых изменяется на полупериоде изменения выходного напряжения ДПР по синусоидальному закону, определяемому формой огибающей напряжения ФЧВ, следовательно и на каждой секции 2-5 СТК 6-9 формируют напряжения, изменяющиеся по синусоидальному закону. В связи с тем, что секции 2, 3 и 4, 5 фаз обмотки двигателя в ячейках коммутации 10 и 11 сдвинуты одна относительно другой на 180 эл. град, 0 а сами фазы - на 90 эл. град. , то при поочередном подключении секций к источнику питания и протекании по ним непрерывного тока они будут создавать магнитные потоки, изменяющиеся в рабочие полупериоды по синусоидальному закону. Сумма магнитных потоков фаз обмотки двигателя образуtт вращающееся магнитное поле статора, взаимодействие которого с полем постоянных магнитов ротора создает вращающий момент двигателя, приводящий его ротор 1 во вращение.
При увеличении напряжения U1 с задатчика скорости 19 увеличивается скважность импульсов на выходах ШИМ и, следовательно, возрастает амплитуда первой гармоники модулированного напряжения в фазах двигателя и соответственно скорость вращения ротора 1. При вращении ротора в секциях якоря, как известно, находится ЭДС-вращения, направленная встречно приложенному напряжению. В переходных режимах работы, например, при сбросе нагрузки или уменьшении напряжения на входной обмотке 13 ДПР в системе с обратной связью по скорости скважность импульсов управления уменьшается и может стать равной нулю, т. е. ЭДС-вращения может быть больше приложенного к секциям среднего напряжения. В этом случае под действием ЭДС-вращения, работающей до переходного процесса секции, например 2 (4), автоматически открывается транзисторный ключ 43 (44) по цепи: начало секции 2 (4), диод 31 (33), переход эмиттер-база, резистор 41 (42), диод 39 (40), конец секции 2 (4). Ток в секциях меняет свое направление и протекает по цепи: начало секции 2(4), диод 31 (33), переход эмиттер-коллектор транзисторного ключа 43 (44), диод 39 (40), конец секции 2 (4). Когда работали ключи 7 (9), под действием ЭДС-вращения уже секций 3 (5) открывается снова транзисторный ключ 43 (44) по цепи: конец секции 3 (5), диод 32 (34), переход эмиттер-база, резистор 41 (42), диод 39 (40), начало секции 3 (5) и образует уже вместе с диодами 32, 39 (34, 40) контур для протекания тока по секции 3 (5) в направлении, противоположном двигательному режиму работы. Следовательно, в переходных режимах работы электропривода секции обмотки двигателя подключаются автоматически к транзисторному ключу прямой проводимости 43 и 44, при этом осуществляется автоматически перевод двигателя в режим торможения, т. е. происходит частичный "сброс" запасенной в двигателе электромагнитной энергии и его подтормаживание, что обуславливает более быстрое протекание переходных процессов в электроприводе по сравнению с известными электроприводами.
При смене полярности напряжения U1 (фиг. 3) на выходе задатчика скорости 19 изменяется на 180 эл. град. фаза выходного напряжения модулятора 18 и, соответственно фаза напряжений U2 и U3 на выходах ФЧВ 16 и 17 также изменяется на 180 эл. град. , при этом изменяется очередность формирования импульсов на выходах ШИМ 21, 22. Теперь транзисторные ключи 6-9 работают в последовательности 7, 9, 6, 8, что приводит к изменению очередности коммутации секций двигателя и соответственно к изменению направления электромагнитного момента. Ротор двигателя начинает вращаться в противоположном направлении, при этом процессы в схеме электропривода происходят аналогичным образом, что и при вращении ротора двигателя "вперед".
При останове двигателя, когда снимаются импульсы управления, а также в аварийных режимах, например при исчезновении питания на электроприводе, секции 2-5 фаз обмотки двигателя отключаются силовыми транзисторными ключами 6-9 от источника питания и под действием наведенных в них ЭДС-вращения открываются автоматически транзисторные ключи 43 и 44 и вместе с соответствующими введенными диодами образуют контуры торможения. Токи в секциях 2-5 меняют свое направление и создают тормозной электромагнитный момент, противоположный моменту вращения. В результате осуществляется быстрый останов двигателя. Для ограничения бросков тормозных токов в коллекторную цепь транзисторных ключей 43 и 44 может быть включен резистор. Таким образом в электроприводе за счет введения новых элементов осуществляется импульсное регулирование напряжения, подводимого к секциям двигателя при непрерывной в них форме тока однополярными транзисторными ключами и автоматически происходит перевод двигателя в режим торможения в переходных режимах и в аварийных ситуациях, что улучшает его энергетические характеристики и повышает надежность работы. (56) Статья Беленский Ю. М. и др. Бесконтактный моментный привод для замкнутых систем автоматического управления. "Электротехника", 1986, N , с. 11-14.
Адволотник Н. П. и др. Управляемые бесконтактные двигатели постоянного тока. Л. : Энергоатомиздат, 1984, с. 80.
Косулин В. Ю. и др. Вентильные электродвигатели малой мощности для промышленных роботов, Л. , Энергоатомиздат, 1986, с. 16-23.
Авторское свидетельство СССР N 1670753, кл. Н 02 К 29/06, 1989.
Формула изобретения: ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий двухфазный синхронный двигатель с двумя ячейками коммутации, каждая из которых образована двумя сдвинутыми на 180 эл. град. секциями фазы обмотки якоря и двумя силовыми транзисторными ключами, эмиттеры которых соединены с одним выводом источника питания, а объединенные первые выводы секций фаз ячеек коммутации соединены с вторым выводом источника питания, два диода, один силовой вывод каждого из которых соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, пять основных пар диодов, в первой, второй, четвертой и пятой парах диоды включены встречно последовательно, катоды диодов первой основной пары соединены с вторыми выводами секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, общая точка их анодов - с первым выводом резистора, второй вывод которого связан с базой дополнительного транзисторного ключа и объединенными катодами диодов пятой пары, катоды диодов второй основной пары соединены с вторыми выводами секций обмотки якоря второй ячейки коммутации, катод каждого диода третьей основной пары соединен с объединенными первыми выводами секций обмотки якоря соответствующей ячейки коммутации, а объединенные катоды диодов четвертой основной пары соединены с эмиттером дополнительного транзисторного ключа, синусно-косинусный датчик положения ротора синхронного двигателя, последовательно соединенные задатчик скорости и модулятор, выходом подключенный к входной обмотке упомянутого датчика положения ротора, выходные обмотки которого соединены с входами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами широтно-импульсных модуляторов, вторыми входами подключенных к выходу генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения энергетических показателей путем снижения потерь, второй вывод одного из диодов третьей основной пары соединен с первым выводом резистора, аноды диодов пятой основной пары соединены соответственно с коллекторами транзисторных силовых ключей первой ячейки коммутации, а аноды диодов четвертой основной пары - соответственно с общими точками соединения катодов диодов первой основной пары и вторых выводов секций обмотки якоря первой ячейки коммутации, второй силовой вывод первого из двух упомянутых диодов связан с эмиттером первого дополнительного транзистора, каждый широтно-импульсный модулятор снабжен третьим входом и вторым выходом, а генератор пилообразного напряжения - вторым выходом, соединенным с третьими входами широтно-импульсных модуляторов, выходы каждого из которых связаны с базами силовых транзисторных ключей соответствующей ячейки коммутации, и введены четыре дополнительные пары диодов, во второй и четвертой дополнительных парах диоды включены последовательно встречно, каждый диод первой дополнительной пары анодом соединен с анодом соответствующего диода пятой основной пары, а катодом - с анодом соответствующего диода четвертой основной пары, второй дополнительный транзисторный ключ и второй резистор, первый вывод которого соединен с вторым выводом диода третьей основной пары, с объединенными анодами диодов второй основной пары и с коллектором второго дополнительного транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с объединенными катодами диодов второй дополнительной пары, анод каждого из которых связан с общей точкой соединения катода соответствующего диода второй основной пары, второго вывода соответствующей секции обмотки якоря второй ячейки коммутации, катодом одного из диодов третьей дополнительной пары, анод каждого из которых соединен с анодом одного из диодов четвертой дополнительной пары и коллектором соответствующего силового транзисторного ключа второй ячейки коммутации, объединенные катоды диодов четвертой дополнительной группы подключены к базе второго дополнительного транзисторного ключа и второму выводу второго резистора.