3.5. Система эп «бесконтактный дв. Постоянного тока»

Система ЭП, состоящая из ПЧ, СД с трапецеидальной ЭДС вращения, с бинарным датчиком положения ротора получила название бесконтактный двигатель постоянного тока (БДПТ) или вентильный двигатель.

ЗИН – зависимый инвертор напряжения (вентильный коммутатор);

ДПР – датчик положения ротора;

СУВ – система управления вентилями.

Для получения трапецеидальной ЭДС вращения СД выполняется с сосредоточенной трёхфазной обмоткой на статоре и прямоугольном магнитным потоком в зазоре.

Данная диаграмма тока в фазах СД соответствует режиму подачи к фазам двигателя напряжения U_п. Для получения знакопостоянного момента в двигателе необходимо, чтобы ток в фазах двигателя протекал лишь на тех участках, которые соответствуют верхнему основанию трапеции ЭДС. Это возможно, если подключить фазы ЭД к источнику питания в строго определённом положении ротора (магнитного потока), что обеспечивается бинарным датчиком положения ротора (БДПР). Из диаграмм токов и ЭДС очевидно, что в каждый момент времени в БДПТ ток протекает лишь по двум фазам.

Каждый ключ имеет сигнал разрешения на протекание тока на интервале ЭДС вращения. В данной схеме в качестве примера ИП использован трёхфазный мостовой неуправляемый выпрямитель с емкостным фильтром С_ф на выходе, цепью торможения, состоящей из транзистора VT_T ,резистора торможения R_T и диода VD_T. Для ограничения зарядного тока конденсатора С_ф при включении преобразователя используется терморезистор R_t. Схема применяется в ЭП на 2-3 кВт.

Зависимый инвертор напряжения выполняет следующие функции: управления положением результирующего вектора намагничивающей силы якоря относительно индуктора (магнитного поля) за счёт подключения фаз статора к источнику питания по сигналам ДПР; регулирование напряжения, подводимого к фазам двигателя, обеспечивая тем самым регулирование скорости. Пространственное положение вектора намагничивающей силы якоря определяется соответствующей комбинацией одновременно открытых ключей инвертора напря-жения, а напряжение – длительностью открытого состояния этих ключей. Напряжение ЭД регулируется одним из методов ШИМ и определяется напряжением управления САУ.

В БДПТ используют такой алгоритм переключения ключей, при котором инвертор формирует в фазах ЭД переменный, близкий к прямоугольному, ток. В каждый момент времени в инверторе открыты 2 ключа и ток протекает только по двум фазам ЭД, включённым последовательно. Третья фаза током не обтекается. Под ключом понимается встречно-параллельное включение транзистора и диода или тиристора и диода.

Длительность интервала разрешения работы каждого ключа составляет за период выходного напряжения инвертора. При таком алгоритме за период выходного напряжения возможны 6 независимых комбинаций открытых и закрытых ключей, каждой из которых соответствует своя схема подключения двух фаз ЭД.

Для регулирования напряжения используется несимметричная, симметричная и диагональная коммутация.