Способ улучшения процесса коммутации коллекторных электрических машин

 

Изобретение относится к электромашиностроению . Цель изобретения - повьшение точности и помехозащищенности настройки коммутации на середину области безыскровой коммутации. Способ включает преобразование текущего значения тока коммутируемой секции в выходную величину, создание пилообразного сигнала, соответствуюгщего изменению тока коммутируемой секции при прямолинейной коммутации.. Создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания периодов коммутации, формируют и заполняют промежуточную величину, пропорциональную длительности периода коммутации , и с помощью нее на текзтцем периоде коммутации устанавливают длительность предшествующего периода коммутации. При этом амплитуду пилообразного сигнала устанавливают р.авной значению выходной величины в начале текущего периода коммутации, а i сигнал рассогласования получают путем интегрирования разности выходной величины и пилообразного сигнала в течение периода коммутации. Способ позволяет учитывать текущие значения тока якоря и скорости вращения . 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОФ1АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1249657 (sg 4 Н 02 К 13/14

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф(к, (21) 3859990/24-07 (22) 27.02.85 (46) 07,08.86. Бюл, И 29 (71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени- политехнический институт им. В.В.Куйбьппева (72) Н.А,Елшанский, А.M,Àáàêóìoâ, Э.Г.Чеботков и Н,E.Àíòðîïoâ (53) 621.313.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 315250, кл. H 02 К 23/24, 1971, Авторское свидетельство СССР

;Ф 974505, кл. Н 02 К 13/14, 1982, (54) СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ПРОЦЕССА КОММУТАЦИИ КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАШИН (57) Изобретение относится к электромашиностроению. Цель изобретения— повьппение точности и помехозащищенности настройки коммутации на середину области безыскровой коммутации.

Способ включает преобразование текущего значения тока коммутируемой

Ю секции в выходную величину, создание пилообразного сигнала, соответствующего изменению тока коммутируемой секции при прямолинейной коммутации

Создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания периодов коммутации, формируют и заполняют промежуточную величину, пропорциональ" ную длительности периода коммута" ции, и с помощью нее на текущем периоде коммутации устанавливают длительность предшествующего периода коммутации. При этом амплитуду пилообразного сигнала устанавливают равной значению выходной величины в.начале текущего периода коммутации, а сигнал рассогласования получают путем интегрирования разности выходной величины и пилообразного сигнала в течение периода коммутации. Способ позволяет учитывать текущие значения тока якоря и скорости вращения, 3 ил

1 12

Изобретение относится к электромашиностроению, конкретно к способам улучшения процесса коммутации коллекторных электрических машин путем настройки дополнительных полюсов на середину области безыскровой работы, и может быть использовано при разработке автоматических устройств, обеспечивающих оптимальные условия протекания коммутационных процессов.

Цель изобретения — повышение точности и помехоэащищенности при автоматической настройке процесса коммутации на середину области безыскроЪ вой работы коллекторной электрической машины при изменении частоты ее вращения и нагрузки..

На фиг. 1 показано изменение выходной величины для различных условий коммутации; на фиг. 2 и 3— линейные участки пилообразных кривых, соответствующие прямолинейной оптимальной коммутации (т.е. соответствующие прямолинейному оптимальному характеру изменения тока коммутиру-. емой секции) при различных нагрузках (токе якоря); на фиг. 3 — то же, при различных значениях частоты вращения машины; на фиг. 4 — блок-схема устройства, реализующего способ.

Согласно известному и предлагаемому способам ток коммутируемой секции с помощью датчика преобразуется в выходную величину. В случае прямолинейной коммутации ток коммутируемой секции, а следовательно, и пропорциональная ему выходная величина .u„,„„(t) (фиг.1) в течение периода коммутации Т (фиг. 1) изменяется по линейному закону. Для последовательных периодов коммутации график изменения выходной величины в функции времени t имеет вид пилообразной кривой U t,ö, (t) (фиг. 1). IIpg замедленной и ускоренной коммутации выходная величина изменяется соответственно по кривым живых (t) и Uвых,() (фиг. 1). С помощью блока формирования периодических сигналов вырабатывается пилообразный сигнал,соответствующий изменению выходной величины при прямолинейной коммутации. Парао. метры пилообразного сигнала (амплитуда и длительность линейного участка) задаются постоянными и выбираются так, чтобы при определенном токе якоря (и пропорциональном ему токе коммутируемой секции) и определенной

4965 2

5

45 частоте вращения машины. амплитуда пилообразного сигнала была равна выходной величине U в начале периовых о да коммутации, а длительность линейного участка совпадала с длительностью периода коммутации Т . При укаК1 занных условиях и прямолинейном действительном процессе коммутации машины значение выходной величины.

У в,„„() совпадает с пилообразной кривой U„(t) (фиг..1), сигнал рассогласования равен нулю, и машина работает в оптимальном режиме. При отклонении процесса коммутации от прямолинейного (кривая V „„„ (t) или

ПвхвИ), фиг. 1) появляется сигнал рассогласования, и ток дополнительных полюсов -изменяется так, чтобы свести это рассогласование к нулевому значению, т,е, приблизить процесс коммутации, к оптимальному прямолинейному. Однако эффективное управление процессом коммутации соглас-, но известному способу возможно только при неизменных значениях тока якоря и частоты вращения машины. При изменении, например увеличении тока якоря, а следовательно, и выходной величины (11 (), фиг. 2), и неизменных параметрах пилообразной кривой (V„(t), фиг. 2) появляется сиг.нал рассогласования и происходит изменение тока дополнительных полюсов, хотя действительный процесс коммутации остается прямолинейным. Аналогично при изменении частоты вращения машины, а следовательно, и периода коммутации (например, при снижении частоты вращения период коммутации возрастает до значения Т„, фиг, 3), кривая изменения выходной величины (U „ (t), фиг. 3) отличается от пилос6разного сигнала U, (t) с.постоянными параметрами, что также приводит к появлению сигнала рассогласования и изменению тока дополнительных полюсов, т.е. к ошибочному управлению процессом.

Таким образом, известный способ не обеспечивает эффективного и точного управления процессом коммутации в условиях, когда изменяются ток якоря и частота вращения машины.

Согласно предлагаемому способу в отличие от известного пилообразный сигнал, соответствующий оптимальной прямблинейной коммутации, формируют с учетом текущего значения

1 249657

3 тока якоря (и пропорциональных ему значений тока коммутируемой секции и выходной величины) и с учетом текущего значения скорости вращения машины, Для этого с помощью датчика угла поворота вала машины формируют импульсы, соответствующие моментам начала и окончания процесса коммутации, преобразуют временной интервал между .двумя последовательными импуль сами в промежуточную величину, запоминают ее, и на текущем периоде коммутации длительность линейно изменяющегося участка пилообразного сигнала с помощью промежуточной величины устанавливают равной длительности предшествовавшего периода коммутации. Вследствие инерционнос-! ти машины длительности последовательных периодов коммутации отличаются весьма незначительно и, таким образом, удается сформировать линейно изменяющийся участок пилообразной кривой, совпадающий по длительно сти с действительным периодом коммутации. Кроме того, амплитуду пилообразного.сигнала формируют равной значению выходной величины в начале текущего периода коммутации. В результате при прямолинейной коммутации параметры и характер изменения во времени пилообразного сигнала при каждом значении тока якоря и скорости вращения машины совпадают с па раметрами и характером изменения выходной величины. Так, например; при возрастании тока якоря и выходной величины амплитуда пилообразного сигнала увеличивается до значения

Us qo (4@r. 2) и пилообразный сигнал

U„(t) совпадает с кривой изменения . выходной величины U,(t)=U „„„(с). При изменений периода коммутацйи, например,. до значения Т„, (фиг. 3) дли тельность линейно изменяющегося участка пилообразной кривой увеличивается до значения Т„, а сама кривая

II

U„ (t) совпадает с кривой изменения выходной величины V„„ (t) при прямо-. линейной коммутации. Благодаря этому обеспечивается высокая точность настройки процесса коммутации на середину области безыскровой работы машины при изменении тока якоря и скорости вращения.

Кроме того, сигнал рассогласова-. ния, в функции которого изменяют ток дополнительных полюсов, формируют пу тем интегрирования в течение периода коммутации разности между выходной величиной и величиной пилообразного сигнала, т.е, определяют .интегральное за период коммутации значение отклонения выходной величины от пилообразного сигнала, соответствующего прямолинейной оптимальной коммутации. Благодаря этому обеспечива10 ется фильтрация высокочастотных помех, наложенных на выходную величину, т,е. высокая помехозащищенность при управлении процессом коммутации.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит электрическую машину 1, датчик .2 тока коммутируемой секции, импульсный датчик 3 угла поворота вала машины, блок 4 формирования промежуточной величины, g0 блок 5 формирования пилообразного сигнала, блок 6 формирования сигнала рассогласования, управляемый преобразователь 7, Датчик 2 преобразует ток коммути25 руемой секции в выходную величину, которая поступает на, первый вход блока 5 формирования пилообразного сигнала и первый вход блока 6 форми рования сигнала рассогласования.

Импульсы, соответствующие моментам начала и окончания периодов коммутации, с датчика 3 угла поворота вала машины, вал которого механически соединен с валом машины, поступают на вход блока 4 формирования проме. 35 жуточной величины. На выходе этого блока, соединенного с вторым входом блока.5 формирования пилообразного сигнала, вырабатывается напряжение, величина которого пропорциональна длительности периода коммутации. На выходе блока 5 формирования пилообраз. ного сигнала формируется пилообраз- ный сигнал с амплитудой, равной зна" чению выходной. величины в начале пе45 риода коммутации, и длительностью, равной длительности периода коммутации. Сигнал с выхода блока 5 посту. пает на второй вход блока 6 формирования сигнала рассогласования, вы50 ходнои сигнал которого формируется путем интегрирования в течение периода коммутации разности выходной величины и пилообразного сигнала и поступает через управляемый преобразователь 7 на дополнительные полюса машины 1. Блоки формирования промежуточной величины, сигнала рассогласования и пилообразного сигнала могут

1249657 быть реализованы на операционных усилителя по известным схемам. .Таким образом,,применение предлагаемого способа улучшения процесса коммутации коллекторных электрических машин путем изменения тока дополнительных полюсов позволяет повысить:точность автоматической настройки коммутации на середину области 1О безыскровой работы машины особенно в условиях, когда частота вращения и. ток якоря изменяются в широком диапазоне, а также обеспечить помехозащищенность устройств, реализующих 15 предлагаемый способ.

Достигнутая статическая точность автоматической настройки коммутации на середину области безыскровой работы 1 величина смещения средней ли- 20 нии области от оси абсцисс) позволяет при удовлетворительных показателях качества переходных процессов получить значение диапазона регулирования частоты вращения ослаблением 25 поля 10:1, снизить степень искрения в переходных режимах при изменении тока якоря с 2,5 до 1,5 баллов, увеличить полезную мощность машины с

42 до 50 кВт по сравнению с известнойзо машиной постоянного тока 2П250М.

Формула и з обретения

Способ улучшения процесса коммута-З5 ции коллекторных электрических машин путем автоматической настройки коммута 1ии на середину области безыскро-, вой работы, включающий преобразование текущего значения тока коммутируемой секции в выходную величину, создание с помощью блока периодических сигналов пилообразного сигнала, соответствующего изменению тока коммутируемой секции при прямолинейной оптимальной коммутации, формирование сигнала рассогласования и изменение в его функции тока дополни-. тельных полюсов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и точности настройки на середину области безыскровой работы машины при изменении частоты ее цращения и нагрузки, с помощью датчика угла поворота вала машины создают импульсы, соответствующие моментам начала и окончания периодов коммутации, формируют и за- . поминают. промежуточную величину, пропорциональную длительности периода коммутации, и с помощью ее на текущем периоде коммутации устанавливают длительйость линейно изменяющегося участка пилообразного сигнала равной длительности предшествовавшего периода коммутации, при этом амплитуду пилообразного сигнала уетанавливают равной значению выходной величины в начале текущего периода коммутации, а сигнал рассогласования получают путем интегрирования разности выход-ной величины и пилообразного сигнала в течение периода коммутации..1249657

l249657

Составитель С.Шутова

Редактор А.Сабо Техред Л.Олейник КорреКТор О.Луговая

Заказ. 4337/57 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

;Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4