SU744861A1 - Reversible power-diode electric motor - Google Patents
Reversible power-diode electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- SU744861A1 SU744861A1 SU772540312A SU2540312A SU744861A1 SU 744861 A1 SU744861 A1 SU 744861A1 SU 772540312 A SU772540312 A SU 772540312A SU 2540312 A SU2540312 A SU 2540312A SU 744861 A1 SU744861 A1 SU 744861A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- current
- inverter
- motor
- transistors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
Изобретение относитс к электротехнике , в частности к регулируемым электроприводам и может быть использовано в электроприводах металлорежущих станков. При создании реверсивных транзисторных вентильных электроприводо средней мощности основной проблемой вл етс защита транзисторов инвертора (коммутатора) от перенапр жений , вызываемых энергией, запасенно в индуктивности рассе ни коммутиру мой фазы от тока нагрузки. Известны вентильные электродвигатели с транзисторным инвертором, в которых дл защиты транзисторов от перенапр жений параллельно после ним в обратном направлении включены диоды 1 . Недостатком таких схем вентильных двигателейсостоит в том, что они не обеспечивают рекуперативного торможени двигател , так как при этом транзисторный мост работает в выпр мительном режиме и неуправл емый диод и открытый транзистор закорачивают две фазы дв игател . Известен также вентильный двигатель с транзисторным инвертором, в котором энерги , запасенна в магнитном поле секции, перенлпр жени через обратные диоды (обратный выпр мительный мост) выдел етс в конденсаторе , который в межкоммутационные интервалы разр жаетс на резисторы и частично используетс в цеп х управлени , содержгиций ротор, статор с обмоткой кор , секции которой подключены к регулируемому источнику ЭДС, состо щему, например, из управл емого выпр мител , снабженного устройством импульсно-фазового управлени и регул тором скорости и тока, через инвертор на транзисторах, базовые цепи которых подключены через устройство управлени инвертором к датчику положени ротора синхронной машины, тахометрическое устройство , мост обратного тока, подключенный зажимами переменного тока на выходные зажи1«1Ы инвертора, a зажимами посто нного тока-через транзисторные ключи к одноименным зажимам регулируемого источника ЭДС И . Основной недостаток известного двигател заключаетс в том, что при увеличении мощности двигателей и увеличении пусковых токов значительно возрастают его масса и габариты из-за больших габаритов конденсатора и разр дного резистора. Кроме того, при работе на больших скорост х значительно (ло 10%) снижа(тс его КПД,The invention relates to electrical engineering, in particular, to adjustable electric drives and can be used in electric drives of machine tools. When creating medium power reverse transistor valve actuators, the main problem is to protect the inverter (switch) transistors from overvoltages caused by energy stored in the inductance of dissipation of the commutator phase from the load current. Known valve motors with a transistor inverter are known in which diodes 1 are connected in parallel with the opposite direction in order to protect the transistors from overvoltages. The disadvantage of such valve motor circuits is that they do not provide regenerative braking of the motor, since the transistor bridge operates in a rectifying mode and the uncontrolled diode and the open transistor short the two phases of the players. Also known is a valve motor with a transistor inverter, in which the energy stored in the section’s magnetic field is transferred via reverse diodes (reverse rectifying bridge) in a capacitor that is discharged into the resistors and partially used in control circuits a rotor, a stator with a winding core, the sections of which are connected to an adjustable source of EMF, consisting, for example, of a controlled rectifier equipped with a device for pulse-phase control and control speed and current torus, through an inverter on transistors, the basic circuits of which are connected via an inverter control device to the rotor position sensor of a synchronous machine, tachometer device, a reverse current bridge connected by alternating current terminals to the output terminals of an inverter, a DC terminal through transistor switches to the same terminals of the regulated EMF source AND. The main disadvantage of the known motor is that with an increase in the power of the motors and an increase in the starting currents, its mass and dimensions significantly increase due to the large dimensions of the capacitor and the discharge resistor. In addition, when operating at high speeds, it significantly (about 10%) decreases (its efficiency
Цель изобретени повышение коэффициента полезного действи вентильного двигател , снижение его массы и габаритов.The purpose of the invention is to increase the efficiency of a valve engine, reducing its weight and size.
Цель достигаетс тем, что в схему вентильного двигател дополнительно введены датчик нулевого тока , логические элементы ИЛИ, вклю:Ченные между цеп ми управлени транзисторов инвертора и устройством управлени инвертора, блок определени режима работы двигател (дЕ игательный или тормозной), состо щий, например, из п ти логических элементов , измерител чередованк .фаз и усилител результирующего сигнала управлени , устройство токо .вой блокировки, состо щее, например из шести логических элементов И-НЕ, релейный элемент, подключенный на ВЫХОД тахометрического устройства, причем, выход блока определени ре .жима работы двигател подключен на :первый вход устройства токовой блокировки , на второй вход устройства токовой блокировки подключен выход датчика нулевого тока, первый выход устройства токовой блокировки подключен на вход транзисторных ключей дл подключени к инвертору обратного выпр мительного моста, а второй выход стройства токовой блокировки - ко вторЕлм входам логических элементов ИЛИ, таким образом, чтобы при двигательном режиме транзисторны ключи были открыты и второй выход устройства токовой блокировки не вли л на работу логических элементов ИЛ при тормозном режиме транзисторные ключи были закрыты, а на выходе всег логических элементов ИЛИ был сигнал, открывающий одновременно все транзисторы инвертора, выход релейного элемента подключен на третий вход устройства токовой блокировки таким образом, чтобы на выходе устройства токовой блокировки при малой скорост были сигналы, соответствующие двигательному режиму работы.The goal is achieved by additionally introducing a zero current sensor, OR logic elements, including: Black circuits between the inverter transistor control circuits and the inverter control unit, an engine operating mode detection unit (switching or braking), for example, of five logic elements, a meter alternating the phases and an amplifier of the resulting control signal, a blocking current device, for example, of six I-NOT logic elements, a relay element connected on the Tachometric device OUTPUT, moreover, the output of the engine operating detecting unit is connected to: the first input of the current blocking device, the second input of the current blocking device is connected to the output of the zero current sensor, the first output of the current blocking device is connected to the input of transistors to connect to inverting rectifier bridge inverter, and the second output of the current blocking device - to the second inputs of the logic elements OR, so that when the motor mode transistor the second output of the current blocking device was open and did not affect the operation of the logic elements of the IL during braking mode, the transistor switches were closed, and the output of all logical elements OR there was a signal that simultaneously opened all inverter transistors, the output of the relay element was connected to the third input of the current blocking device so that at the output of the current blocking device at low speed there were signals corresponding to the motor mode of operation.
Благодар , такому подключению внов введенных элементов в двигательном режиме работы вентильного дв-игател транзисторнне ключи открыты и обратный выпр мительный мост подключен параллельно транзисторному инвертору Энерги , запасенна в индуктивности рассе ни фазы двигател , выход щей из работы, гаситс через вентиль обратного выпр мительного моста, вновь открытый транзистор и фазу двигател , остающуюс в работе . Перенапр жени натранзисторах отсутствуют.Thanks to this connection of newly introduced elements in the motorized operation of the gate dvigatel transistor keys are open and the reverse rectifier bridge is connected parallel to the transistor inverter. Energy stored in the inductance of phase dissipation of the motor coming out of the rectifying rectifier bridge newly opened transistor and motor phase remaining in operation. Surge transistors are absent.
При тормозном режиме работы ввнтильного двигател транзисторные ключи закрыты, обратный выпр мительный мост отключен, а все транзисторы инвертора открыты посто нно сигналом с логических элементов ИЛИ. Транзисторный инвертор работает как ai-управл емый выпр митель, отдава энергию торможени двигател через звено посто нного тока в питающую сеть. Перенапр жени на транзисторах также отсутствуют,In the case of braking mode of the motor, the transistor switches are closed, the reverse rectifier bridge is turned off, and all the transistors of the inverter are opened by a constant signal from the OR logic elements. The transistor inverter operates as an ai-controlled rectifier, delivering engine braking energy through a DC link to the mains. Transistor overvoltages are also absent,
На фиг. 1 представлена принципиальна схема реверсивного транзисторного вентильного электродвигател ; на фиг. 2 - диаграммы работы основных функциональных узлов.FIG. 1 is a schematic diagram of a reversing transistor valve motor; in fig. 2 - diagrams of operation of the main functional units.
Вентильный электродвигатель содержит управл емый выпр мительный мост 1, неуправл емый мост 2 обратного тока, транзисторные ключи 3 и 4,The valve motor contains a controlled rectifying bridge 1, an uncontrolled reverse current bridge 2, transistor switches 3 and 4,
предназначенные дл подключени вентилей выпр мительного моста 1 параллельно транзисторам 5-10 инвертора при работе его в двигательном режиме, неуправл емые вентили 11-16 дл защиты транзисторов от обратных напр жений , датчик 17 нулевого тока, предназначенный дл контрол наличи тока в силовой цепи преобразовател , синхронную машину 18,датчик 19 положени ротора синхронной машины,designed to connect the rectifier bridge 1 valves parallel to the inverter transistors 5-10 during motor operation, uncontrolled gates 11-16 to protect the transistors from reverse voltages, zero current sensor 17, to monitor the presence of current in the converter's power circuit, synchronous machine 18, sensor 19 position of the rotor of the synchronous machine,
предназначенный дл выдачи сигналов на переключение транзисторов инвертора в функции положени ротора, тахогенератор 20, систему 21 импульснофазового управлени выпр мител ,регул тор 22 тока и скорости вентильного двигател ,блок 23 задани направлени вращени аналогичный блоку логики раздельного управлени комплектами преобразователей в реверсивномdesigned to issue signals for switching the inverter transistors as a function of the rotor position, tachogenerator 20, rectifier pulse-phase control system 21, current motor and valve motor speed regulator 22, rotation direction setting unit 23 similar to the logic unit of separate control of converter sets in reversible
электроприводе посто нного тока,предназначенный дл безтокового переключени сигналов с датчика 19 положени .ротора и согласовани реверсивных выходов регул тора 22 скорости и тока сa direct current drive for zero current switching of signals from the sensor 19 of the position of the rotor and matching the reverse outputs of the speed and current regulator 22 with
нереверсивным входом систе1у ы 21 при смене знака результирующего сигнала управлени (дУу Ui,.UTr ) блок определени режима работы синхронной машины (двигательный или тормозной), состо щий из усилител 24, используемого в качестве нуль-органа, логических элементов И-НЕ 25-29 и измерител 30 чередовани фаз, предназначенного дл определени направлени вращени ротора синхронной машины, устройствоby non-reversible input of system 21, when changing the sign of the resulting control signal (dUU Ui, .UTr), the unit for determining the operating mode of a synchronous machine (motor or brake), consisting of amplifier 24, used as a null organ, logical elements IS-25 25 29 and a phase rotation meter 30 for determining the direction of rotation of the rotor of a synchronous machine;
токовой блокировки, состо щее из логических элементов И-НЕ 31-36 и предназначенное дл запрещени переключени состо ни силовых элементов преобразовател , соответствующего двигательному режиму, в состо ние, соответствующее тормозному, при наличии тока в силовой цепи {при нулевом сигнале датчика 2 тока), логические элементы ИЛИ 37 (их число равно числу транзисторов инвертора), устройство 38 управлени транзисторами инвертора , предназначенное дл переключени сигналов с датчиком положени ротора при смене знака результирующего сигнала управлени , релейный элемент 39, предназначенный дл выделени зоны низких скоростей тормозного режима, где затруднена естественна коммутаци тока фаз синхронной машины вследствие малой величины ЭДС вращени .current blocking, consisting of logical elements AND-NOT 31-36 and intended to prohibit the switching of the state of the power elements of the converter corresponding to the motor mode, to the state corresponding to the braking state, if there is a current in the main circuit (at zero signal of the current sensor 2) , logic elements OR 37 (their number is equal to the number of transistors of the inverter), an inverter transistor control device 38 for switching signals with a rotor position sensor when changing the sign of the resulting signal control, relay element 39, designed to highlight a zone of low braking speeds, where the natural switching of the current of the phases of a synchronous machine is difficult due to the small value of the EMF of rotation.
Все логические элементы выполнены на транзисторах п-р-п проводимост Полезным сигналом, открывающим транзисторные ключи, считаетс нулевой сигнал.All logic elements are made on transistors. Conductance. The useful signal that opens the transistor switches is the zero signal.
В исходном состо нии схемы напр жение задани скорости УЗОД равно нулю, напр жение на выходе выпр мител 1 отсутствует и ток по секци м синхронной машины не протекает. Скорость двигател равна нулю. На выходе устройства 39 и входах логических элементов И-НЕ 32-36 нулевой сигнал. При этом, на первом выходе устройства токовой блокировки (логический элемент 33) нулевой сигнал, а .на втором выходе (логический элемент 34) - единичный, не вли ющий на работу логических элементов ИЛИ 3 от сигналов с датчика 19 положени ротора. При этом нулевым сигналом с логического элемента 33 транзисторные ключи 3 и 4 открыты. Открыты также и два транзистора инвертора сигналом с датчика 19 положени в соответствии с заданным блоком 23 направлением вращени двигател .In the initial state of the circuit, the voltage setting of the speed UZOD is zero, the voltage at the output of rectifier 1 is absent and the current through the sections of the synchronous machine does not flow. Engine speed is zero. At the output of the device 39 and the inputs of logic elements AND-NOT 32-36 zero signal. At the same time, at the first output of the current blocking device (logic element 33), the zero signal, and at the second output (logic element 34), is single, not affecting the operation of logic elements OR 3 from signals from the rotor position sensor 19. In this case, a zero signal from the logic element 33 transistor switches 3 and 4 are open. Two inverter transistors are also opened by a signal from the position sensor 19 in accordance with the motor rotation direction set by block 23.
Сигнал на выходе измерител 30 чередовани фаз и выходе блока определени режима работы двигател (логический элемент 26) в первый момент не определен. Однако, благодар наличию устройства 39 сигналы на выходе устройства токовой блокировки (логические элементы 33 и 34) соответствуют двигательному режиму работы вентильного двигател .The signal at the output of the phase rotation meter 30 and the output of the engine operating mode determination unit (logic element 26) at the first moment is not defined. However, due to the presence of the device 39, the signals at the output of the current blocking device (logic elements 33 and 34) correspond to the motor operation of the valve motor.
При подаче задающего напр жени UjoA на выходе регул тора 22 по вл етс сигнал, углы управлени системы 21 уменьшаютс и на выходе выпр мительного моста 1 по вл етс напр жение . Одновременно сигналом с блока 23 задани направлени вращени углы на выходе устройства 38 устанавливаютс соответствук цими двигательному режиму работы ( f, 0) при заданном направлении вращени , два тразистора инвертора открыты и по двум секци м двигател протекает ток, создава вращающий момент. При повороте ротора на угол 60 электрических градусов на выходе датчика положени по вл етс сигнал на переключение секции двигател , транзистор .секции, например, А (транзистор 5) закрываетс , а транзистор 6 секцииWhen the driving voltage UjoA is applied, a signal appears at the output of the regulator 22, the control angles of the system 21 decrease, and a voltage appears at the output of the rectifier bridge 1. At the same time, the signal from the unit 23 specifying the direction of rotation, the angles at the output of the device 38 are set to the corresponding motor operating mode (f, 0) for a given direction of rotation, the two inverter trazistors are open and current flows through two sections of the motor, creating torque. When the rotor is rotated at an angle of 60 electrical degrees, a signal appears at the output of the position sensor to switch the motor section, the transistor section, for example, A (transistor 5) closes, and transistor 6 section
в открываетс . Энерги индуктивности рассе ни секции А, выход щей из работы , разр жаетс через неуправл емый выпр митель 2, открытый транзистор ключа 4, транзистор инвертора и фазу С, остающуюс в работе.in opens. The dissipation inductance energy of section A going out of work is discharged through uncontrolled rectifier 2, open transistor of key 4, inverter transistor and phase C remaining in operation.
В дальнейшем описанный процесс повтор етс через каждые 60 электрических градусов поворота ротора При этом результирующий сигнал л 1) UioA,- U-rr на входе усилител 24 имеет такую величину и знак, что усилитель 24 находитс в режиме насыщени и на его выходе устанавливаетс максимальный сигнал, соответствующий логической единице. На выходе измери5 тел 30 чередовани фаз после прихода второго импульса с датчика положени ротора устанавливаетс единичный сигнал. При повышении скорости двигател выше зоны нечувстви0 тельности нелинейного элемента 39 на его выходе устанавливаетс единичный сигнал и в дальнейшем он не вли ет на работу схемы.Further, the described process is repeated every 60 electrical degrees of rotor rotation. The resulting signal is 1) UioA, - U-rr at the input of amplifier 24 has such a magnitude and sign that amplifier 24 is in saturation mode and the maximum signal is set at its output corresponding to a logical unit. At the output of the measured 5 phase interleaved bodies 30, after the arrival of the second pulse, a single signal is established from the rotor position sensor. As the motor speed increases above the dead zone of the nonlinear element 39, a single signal is established at its output, and later it does not affect the operation of the circuit.
Дальнейшие изменени сигналов Further signal changes
5 на выходах устройства токовой блокировки возможны в функции сигналов с блока определени режимов работы (с логического элемента 26) при нуле тока в силовой цепи (единичный 5 at the outputs of the current blocking device are possible as functions of the signals from the mode detection unit (from logic element 26) at zero current in the power circuit (single
0 сигнал на эыходе датчика 17 тока).0 signal on the output of the sensor 17 current).
При снижении задающего напр жени Узад или смене его пол рности мен етс пол рность на входе усилител 24. При этом сигнал на его выходе By reducing the reference voltage Uzad or changing its polarity, the polarity at the input of the amplifier 24 changes. At the same time, the signal at its output
5 уменьшаетс с максимального до нул , а сигнал с измерител 30 чередовани фаз остаетс прежним и равным единичному . При несоответствии сигналов с усилител 24и с измерител 3Q чередовани фаз сигнал с выхода блока оп0 ределени режима работы двигател становитс нулевым, так как на выходах логических элементов 25, 28 и 39 устанавливаютс единичные сигналы, что соответствует тормозному режиму 5 is reduced from maximum to zero, and the signal from the meter 30 phase alternation remains the same and equal to unity. When the signals from the amplifier 24i with the meter 3Q of phase alternation do not match, the signal from the output of the engine operating mode determination unit becomes zero, since single signals are set at the outputs of logic elements 25, 28 and 39, which corresponds to the braking mode
5 работы венти1:ьного двигател . Однако , пока в силовой цепи преобразовател протекает ток на выходе датчика 2 тока устанавливаетс нулевой сигнал , который поступает на второй 5 valve operation: a new engine. However, as long as a current flows at the output of current sensor 2 in the power circuit of the converter, a zero signal is set, which goes to the second
0 вход устройства токовой блокировки и никаких переключений в силовой схеме не происходит. Не происходит переключений и в регул торах скорости и тока. При смене результирую5 щего сигнала управлени углы управлени преобразователем уменьшаютс до минимальных и выпр митель 1 переходит в инверторньтй режим. Ток в силовой цепи уменьшаетс до нул . 0 input current blocking device and no switching in the power circuit does not occur. Switches do not occur in the speed and current controllers. When changing the resulting control signal, the converter control angles are reduced to the minimum and the rectifier 1 goes into the inverter mode. The current in the power circuit is reduced to zero.
0 После этого запрет на переключение с датчика 2 тока снимаетс (на его выходе по вл етс логическа единица ) и сигнал на выходе логического элемента 33 становитс единичным,а на выходе элемента 34 - нулевым.0 After that, the prohibition on switching from the current sensor 2 is removed (a logical unit appears at its output) and the signal at the output of logic element 33 becomes unity, and at the output of element 34, zero.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772540312A SU744861A1 (en) | 1977-10-09 | 1977-10-09 | Reversible power-diode electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772540312A SU744861A1 (en) | 1977-10-09 | 1977-10-09 | Reversible power-diode electric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU744861A1 true SU744861A1 (en) | 1980-06-30 |
Family
ID=20731641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772540312A SU744861A1 (en) | 1977-10-09 | 1977-10-09 | Reversible power-diode electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU744861A1 (en) |
-
1977
- 1977-10-09 SU SU772540312A patent/SU744861A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4291265A (en) | Protective system for inverter circuit used in driving AC motors | |
AU619096B2 (en) | Current chopping strategy for switched reluctance machines | |
US4314191A (en) | Protective system for inverter circuit used in driving AC motors | |
SU744861A1 (en) | Reversible power-diode electric motor | |
US3392318A (en) | Direct current commutation system for brushless electrical motors | |
SU1032555A1 (en) | Thyratron motor | |
SU649118A1 (en) | Ac machine excitation winding protection arrangement | |
SU1262679A2 (en) | Rectifier electric drive | |
SU686125A2 (en) | Power-diode electric motor | |
KR930020824A (en) | Self-diagnosis method of inverter drive device | |
SU1422288A1 (en) | Device for protecting synchronous motor with thyristor converter from inductor demagnetization | |
SU665384A1 (en) | Adjustable ac-to-dc voltage converter | |
SU1667213A1 (en) | Reversible electric drive | |
SU811473A1 (en) | Electric motor reversing device | |
SU1358057A1 (en) | A.c.elvectric drive | |
SU765962A1 (en) | Device for control of dc electric motor | |
SU1615856A1 (en) | A.c. electric drive | |
RU2046517C1 (en) | Electric drive | |
SU1453573A1 (en) | A.c. electric drive | |
KR830001185B1 (en) | Protection method of inverter circuit for AC motor drive | |
SU924814A1 (en) | Dc electric drive | |
SU817951A1 (en) | Adjustable dc drive | |
RU1791951C (en) | Reversible electric drive | |
SU824382A1 (en) | Thyratron electric motor | |
JPH03107393A (en) | Brushless motor drive |