МНОГОФАЗНАЯ ВЕНТИЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области электротехники и электромеханики и может быть использована в электромеханических системах, в частности, в тяговом электроприводе.
Известны вентильные электромеханические системы переменного тока («Вентильные электрические двигатели и приводы на их основе» / И.Е. Овчинников: Курс лекций. - СПб.: КОРОНА-Век, 2006. - 336 с.; http://www.erasib.ru/user_images/File/papers/vent.pdf - 13 с.), содержащие электрическую машину с трехфазной рабочей обмоткой, силовой коммутатор, датчик положения ротора, логические элементы.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является трехфазная вентильная электромеханическая система переменного тока (http://www.freescale.com/webapp/sps/site/application.isp?code=APLINDMOT#), содержащая выпрямитель, коммутационный блок, драйвер, систему управления на основе микроконтроллера и трехфазную машину переменного тока. Дата выкладки в Интернет источника информации 5.11.12.
Недостатком прототипа является то, что электрическая машина переменного тока содержит три фазы и длительность работы силовых ключей составляет 120 электрических градусов, а результирующая намагничивающей силы 3/2 от намагничивающей силы фазы.
Задача полезной модели: снижение времени работы коммутационных элементов и увеличение результирующей намагничивающей силы в воздушном зазоре электрической машины, за счет увеличения числа фаз.
Технический результат: повышение энергетической эффективности системы за счет увеличения числа фаз и улучшения коммутационных процессов.
Поставленная задача решается тем, что в вентильной электромеханической системе переменного тока, содержащей выпрямитель, соединенный последовательно с коммутационным блоком, и машиной переменного тока, и параллельно подключенными драйвером и системой управления на основе микроконтроллера, согласно полезной модели, машина переменного тока и коммутационной блок, выполнены пятифазными (m=5).
Существо полезной модели поясняется рисунками. На фиг.1 приведена функциональная схема пятифазной системы переменного тока. На фиг.2 приведена последовательность работы вентилей силового коммутационного блока.
Пятифазная вентильная электромеханическая система переменного тока содержит соединенные последовательно выпрямитель 1, силовой коммутационный блок 2, содержащий пять пар вентилей, 5-фазную машину переменного тока 3. Драйвер 4 соединен с машиной переменного тока 3 и микроконтроллером системы управления 5.
Так как машина переменного тока вентильной электромеханической системы имеет 5 фаз, результирующая намагничивающая сила в воздушном зазоре будет иметь 5/2 от намагничивающей силы фазы. Кроме этого, действие высших гармоник пятифазной обмотки по сравнению с трехфазной обмоткой, менее значительно, т.к. порядок высших гармоник имеет более высокую величину и начинается с 9-ой гармоники по полю прямого следования, и с 11-ой - по полю обратного следования, что повышает удельные характеристики и энергоэффективность машины.
Предлагаемая пятифазная вентильная электромеханическая система работает следующим образом. При отработке последовательности коммутации, приведенной на фиг.2, реализуемой микроконтроллером системы управления, порядок переключения вентилей имеет следующий вид: В1-В4, В1-В6, В3-В6, В3-В8, В5-В8, В5-В10, В7-В10, В7-В2, В9-В2, В9-В4, В1-В4,… Как видно из последовательности коммутации длительность работы вентилей для пятифазной машины соответствует 72 электрическим градусам. (В общем случае, если система m-фазная, время работы вентилей меняется).
Очевидно, что с увеличением числа фаз длительность включенного состояния вентилей коммутационного блока снижается, что обеспечивает более выгодный энергетический режим коммутационных элементов.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить энергетическую эффективность системы за счет увеличения числа фаз (m=5) и улучшения коммутационных процессов элементов коммутационного блока.