Устройство для управления инвертором вентильного двигателя

 

1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ , содержащее последовательно включенные интегратор с ключом сбросаj компаратор и распределитель управляющих импульсов, подкгаоченный к входам управления инвертора, датчик тока инвертора , выход которого соединен с входом компаратора, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом через элемент временной задержки с управляющим входом ключа сброса интегратора, вход которого подключен к выводу для соединения с управляющим входом регулятора скоросSMC .Sata ,:--i.4 ти вентильного двигателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности в работе, оно снабжено источником опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента сравнения , входами подключенного к источнику опорного сигнала и выходу интегратора , ключа, дополнительного интегратора и усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, причем управляющий вход ключа соединен с выходом нуль-органа линейных напряжений инвертора. 2. Устройство по п. 1, отлиg чающееся тем, что, с целью улучшения качества переходных процессов , оно дополнительно снабжено выводом для подключения источника сигнала задания по скорости и корректирующим звеном с передаточной функциg ей, соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости , причем усилитель выполнен в виде суммирующего усилителя, вход коCD 4ik торого через корректирующее звено ,связан с вьгоодом для подключения источника сигнала задания по скорости.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4130

3151) Н 02 P 13/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТНРЫтий (21) 3445851/24-07 (22) 31.05.82 (46) 23.05.84. Бюл. и 19 (72) В.И. Эпштейн (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила" им. С.N. Кирова (53) 621.313.292(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 765978, кл. Н 02 P 13/16, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

У 508892, кл. Н 02 P 13/16, 1976. (54) (57) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОИ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее последовательно включенные интегратор с ключом сброса, компаратор и распределитель управляющих импульсов, подключенный к входам управления инвертора, датчик тока инвертора, выход которого соединен с входом компаратора, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом через элемент временной задержки с управляющим входом ключа сброса интегратора, вход которого подключен к выводу для соединения с управляющим входом регулятора скорости вентильного двигателя, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности в работе, оно снабжено источником опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента сравнения, входами подключенного к источнику опорного сигнала и выходу интегратора, ключа, дополнительнсго интегратора и усилителя, выход кото" рого подключен к входу интегратора, причем управляющий вход ключа соединен с выходом нуль-органа линейных напряжений инвертора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью I улучшения качества переходных процессов, оно дополнительно снабжено выводом для подключения источника сигнала задания по скорости и корректирующим звеном с передаточной функци- g ей, соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости, причем усилитель выполнен в виде суммирующего усилителя, вход которого через корректирующее звено связан с выводом для подключения источника сигнала задания по скорости.

1094130

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления зависимым инвертором вентильного двигателя постоянного тока.

Известно устройство для управле- 5 ния инвертором вентильного двигателя, содержащее датчик величин скорости и угла запаса на восстановление вентильной прочности, выходы которых соединены с входами последовательно включенных интегратора, формирующего опорное пилообразное напряжение, и нуль-органа. Выход нуль-органа подключен к входу распределителя управляющих.импульсов по фазам зависимого инвертора, а интегратор снабжен ключом сброса, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов перехода через ноль линейных напряжений синхронного двигателя (1).

Недостатком устройства является сложность, обусловленная наличием датчиков скорости и угла запаса на восстановление вентильной прочности и малая надежность.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является устройство для управления инвертором вентильного двигателя, содержащее последовательно включенные интегратор с ключом сброса, компаратор и распределитель управляющих импульсов, подключенный к входам управления инвертора, датчик тока инвертора, выход 3S которого соединен с входом компаратора, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом через элемент временной задержки с управляющим входом ключа сброса интегратора, 40 вход которого подключен к выводу для соединения с управляющим входом регулятора скорости вентильного двигателя, причем к входам последовательно .включенных интегратора и компаратора 45 подключены клеммы для соединения с датчиком скорости (2).

Недостатком устройства является необходимость использования датчика частоты вращения вентильного двига теля. Действительно, если в системе вентильного двигателя применяют серийный синхронный двигатель, то возникают серьезные трудности при сопряжении вала двигателя с валом датчика.частоты. Если проектируется специальный двигатель, то датчик частоты вращения обычно устанавливается в корпусе машины, что увеличивает ее габариты.

Причем снижается надежность системы в целом.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности в работе.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления инвертором вентильного двигателя, содержащее последовательно включенные интегратор с ключом сброса, компаратор и распределитель управляющих.импульсов, подключенный к входам управления инвертора,датчик тока инвертора,выход которого соединен с входом компаратора, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом через э.-.емент временной задержки с управляющим входом ключа сброса интегратора, вход которого подключен к выводу для соединения с управляющим входом регулятора скорости вентильного двигателя, снабжено источником опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента сравнения, входами подключенного к источнику опорного сигнала и выходу интегратора, ключа, дополнительного интегратора и усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, причем управляющий вход ключа соединен с выходом нуль-органа линейных напряжений инвертора.

Для улучшения качества переходных процессов, устройство дополнительно снабжено выводом для подключения источника сигнала задания по скорости и корректирующим звеном с передаточной функцией, соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости, причем усилитель выполнен в виде суммирующего уси-; лителя, вход которого через корректирующее звено связан с выводом для подключения источника сигнала задания по скорости.

Корректирующее звено может иметь передаточную функцию, определенную в виде где рс ($) — передаточная функция регулятора скорости двигателя, 3 1094

Т„ — электромеханическая постоянная времени вентильного двигателя, TA — электромагнитная постоянная времени вентиль: ного двигателя.

На рисунке показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления инвертором 1 вентильного двигателя 2, со- 10 держит последовательно включенные интегратор 3 с ключом сброса 4, компаратор 5 и распределитель 6 управляющих импульсов подключенный к входам управления 7 инвертора 1, дат- 15 чик 8 тока инвертора, выход которого соединен с входом компаратора 5, нуль-орган 9 линейных напряжений инвертора 1, соединенный выходом через элемент 10 временной задержки 20 с управляющим входом ключа 4 сброса, интегратора 3, вход которого подключен к выходу 11 для соединения с управляющим входом регулятора 12 скорости вентильного двигателя. Уст- 25 ройство снабжено источником 13 опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента 14 сравнения, входами подключенного к источнику 13 опорного сигнала и вы- ЗО ходу интегратора 3, ключа 15, дополнительного интегратора 15 и усилителя 17, выход которого подключен к входу интегратора 3, причем управляющий вход ключа 15 соединен с вы. 35 ходом нуль-органа 9 линейных напряжений инвертора.

Устройство может быть дополнительно снабжено выводом 18 для подключения источника. 19 сигнала задания по скорости и корректирующим звеном

20 с передаточной функцией, соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости, причем усилитель 17 выполнен в виде 45 суммирующего усилителя, вход которого через корректирующее звено 20 связан с выводом 18 для подключения источника 19 сигнала задания по скорости.

При этом выход регулятора 12 скорости вентильного двигателя соединен . с управляющим входом управляемого выпрямителя 21 связанного через дроссель 22 с инвертором 1. 55

Устройство для управления инвертором вентильного двигателя работает следующим образом.

130 4

В установившемся режиме амплитуда опорного пилообразного напряжения

0, на входе компаратора 5 постоянная и равна амплитуде А на выходе источника опорного сигнала. Величина тока инвертора I и скорость двигателя также постоянны. Постоянной ,является и частота импульсов на выходе нуль-органа 9 линейных напряжений инвертора. Компаратор 5 формирует управляющие импульсы с постоянной частотой и постоянным углом опережения ф1 = „. 1 = ... = p i+@ -- со»1

Напряжение на выходе дополнительного интегратора 16 равно статической ошибке в контуре регулирования скорости (если тййтвам имеется).

При изменении задания по скорости

W с выхода источника 19 задания по скорости появившееся рассогласование отрабатывается по цепи, включающей регулятор 12 скорости, выпрямитель

21, дроссель 22, инвертор 1, вентильный двигатель 2, нуль-орган 9 линейных напряжений инвертора, элемент 10 временной задержки, ключ сброса 4 интегратора. Элемент 14 сравнения, ключ 15„ дополнительный интегратор

16. B результате на выходе суммирующего усилителя 1? образуется напряжение равное сумме напряжения с выхода дополнительного интегратора 16 и напряжения с выхода корректирующего звена 20, имитирующего переходный процесс изменения частоты вращения двигателя. Таким образом, изменение напряжения на входе интегратора 3 обеспечивает необходимое изменение наклона пилообразного напряжения Оо соответствует изменению частоты вращения вентильного двигателя 2 и определяет величину сигнала обратной связи Мц- для регулятора 12 скорости.

Для улучшения качества переходных процессов по скорости корректирующее звено 20 имеет передаточную функцию W(S) с передаточной функцией вентильного двигателя по скорос-: ти, а именно

w(sl -, T„r„S +T„S it Wðñ(Ч где Ei>с(5) — передаточная функция регулятора 5 скорости, Т > — электромеханическая постоянная времени вентильного двигателя, S 10941

Тд - электромагнитная постоянная двигателя., Регулирование скорости вентильного двигателя 2 осуществляется sa счет воздействия на вход управляейого выпрямителя 21 .сигнала с выхо да регулятора 12 скорости, на входе которого осуществляется сравнение сигналов 14у от регулятора 12 saдания по скорости и сигнала обратной связи W . Формирование импульсов, управления тиристорами инвертора 1 осуществляется цепочкой состоящей из последовательно включенных интегратора 3 с ключом сброса 4, компаратора И

5 и распределителя 6 управляющих импульсов. С целью обеспечения высоких энергетических .показателей угол опережения р включения тиристоров инвертора 1 должен быть минимально 20 возможным и равен сумме углов коммутации f и угла запаса о на восстановление вентильной прочности. Для этого вход компаратора 5 подключается также к выходу датчика 8 тока ин- 5 вертора, а управляющий вход ключа 4 сброса через элемент 10 задержки подключается к выходу нуль-органа линейных напряжений инвертора. Б результате на входе компаратора 5 30 происходит сравнение сигнала 1 от датчика тока 8 инвертора и опорного пилообразного напряжения Оеп с выхода интегратора 7.

Причем для обеспечения инвариант- 3 .ности угла к изменению частотывра30 6 щения вентильного двигателя 2 следует изменять наклон пилообразного напряжения так, чтобы он был пропорционален текущему. значению скорости.

Это осуществляется за счет стабилизации амнлитуды О д в замкнутом контуре регулирования, состоящем из последовательно включенных элемента

14 сравнения, ключа 15, дополнительного интегратора 16 и суммирующего усилителя 17, выход которого подключен:.к входу интегратора 3 и к выводу 11 для соединения с управляющим входом регулятора 12 скорости вентильного двигателя. Поскольку текущие значения амплитуды представляют собой решетчатую функцию времени, процесс регулирования имеет импульсный характер и определяется работой ключа 15.

Таким образом, введение новых элементов, обеспечивающих стабилизацию амплитуды опорного пилообразного напряжения позволяет упростить систему вентильного двигателя постоянного тока и существенно повысить ее надежность за счет исключения датчика скорости.

Кроме того, в некоторых случаях возможным становится уменьшение габаритов и металлоемкости двигателя, а также обеспечение его работоспособ-! ности в тяжелых эксплуатационных условиях.

1094130

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5

Зака 3454/44

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Бабак

Редактор Анд. Шандор Техред А.Бабинец Корректор А. Ференц