Материал: Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века. Шелякин В.П., Пархомен Г.А

УДК 621.313.292

В.В. Бабенко, И.С. Федосова, Г.А. Пархоменко

ИМПУЛЬСНЫЙ ИНВЕРТОР БЕСКОНТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГОТОКА

Рассматривается особенность построения импульсного инвертора на базе интеллектуальных силовых модулей для бесконтактного двигателя постоянного тока

Силовой трехфазный импульсный инвертор бесконтактного двигателя постоянного тока (БДПТ) состоит из шести ключей [1]. Каждая обмотка исполнительного синхронного двигателя поочередно подключается через управляемые ключи к положительному или отрицательному выводам выпрямителя.

Ввыходных каскадах инвертора в качестве ключей используют силовые IGBT-транзисторы (биполярный транзистор с изолированным затвором). По сравнению с тиристорами они обеспечивают более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.

Врезультате изучения литературных источников нами установлено, что вместо импульсного инвертора целесообразно использовать интеллектуальные силовые модули. Это гибридный модуль, обозначаемый как интеллектуальный силовой модуль (IPM), который содержит скоростные IGBT-транзисторы.

IGBT-транзисторыв гибридном модуле соединены в определенную конфигурацию, которые имеют свою схему управления, оптимизированную по характеристикам управления затвора для данных транзисторов, а так же схему защиты от перегрузок и схему индикации состояния.

Для обеспечения надежной работы модуля схема защиты IPM анализирует режимы перегрузки по току, короткого замыкания нагрузки, пробоя, перегрев и падение напряжения управления. Она определяет так же превышения напряжения насыщения, падения напряжения питания (контроль питания и падение напряжения управления) и температуру кристалла (датчик перегрева). В модуле может быть встроенный ограничитель для защиты от импульсных перенапряжений.

31

Вслучае перегрева модуля датчик температуры, установленный на основании модуля, формирует сигнал неисправности, и схема управления отключает силовые транзисторы. Отключаются обычно транзисторы нижнего уровня. Повторное включение произойдет только после охлаждения модуля до порога включения.

ВIPM используются IGBT транзисторы со встроенным датчиком тока. В последних разработках IPMсхемы управления различают два пороговых значения тока - перегрузкии короткого замыкания, по которому происходит отключение. Ток перегрузки, это - то пороговое значение, с которого начинается анализ неисправности и формируется контрольный сигнал.

После возникновения состояния перегрузки напряжение на затворе снижается, а это приводит к уменьшению тока коллектора. Затем, если состояние перегрузки не прекращается, через 5 – 10 мкс напряжение на затворе снижается до нуля.

ВIPM используется непрерывный мониторинг тока каждого силового ключа и общего тока потребления. Это необходимо для определения всех видов токовых перегрузок, включая пробой на корпус. Снижение напряжения на затворе транзистора происходит

вописанной выше последовательности для уменьшения уровня переходных перенапряжений.

Для уменьшения времени задержки между моментом обнаружения состояния короткого замыкания и моментом отключения в современных IPM используется так называемая схема контроля тока в реальном времени. Это устройство работает параллельно драйверу, минуя все стадии его работы в режиме короткого замыкания и снижая время обработки сигнала до 100 нс.

Литература

1. Пархоменко Г.А. Исследование характеристик бесщеточных электродвигателей постоянного тока//Энергия – XXI №2(90) 2015. с.7183.

Воронежский государственный технический университет

32

УДК 621.313

В.В. Кравченко, Р.О. Нюхин

АНАЛИЗ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЛИНЕЙНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Произведен расчет обмоточных данных и распределения силовых линий поля в магнитной системе линейного электродвигателя

Рис. 1. Магнитная система линейного двигателя

Параметры магнитной системы: Внутренний диаметр катушки d1=19 мм Внешний диаметр катушки d2=35 мм Плотность тока в проводниках J=6000000А/м2 Ширина вставки 6 мм Длина магнита 14 мм Диаметр магнита 16 мм

Коэрцитивная материала магнита Hc=860000 А*м Относительная магнитная проницаемость магнита μ=1,13 Полученная результирующая сила в результате моделирования составляет F=28,77Н

Полный ток в катушке составляет I=480А Средний радиус витка найдем как

Магнитный поток приведенный к радиусу витка найдем

Выбор ближайшего стандартного провода (q dм dиз).

Расчет возможности изготовления обмотки в заданных габаритах

заполнения изолированным проводом)

34

Расчет обмоточных данных на основе численного расчета методом конечных элементов.

35