Способ импульсного управления вентильным электродвигателем

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение линейности регулировочных механических характеристик при сохранении надежности и увеличение разрешающей способности в области высоких частот вращения. Способ импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что по командам датчика 3 положения ротора электромеханического преобразователя 1 формируют управляющее воздействие для каждого из ключей 4-9 непосредственного преобразователя частоты 2 на угловом интервале (K 2 it /3 с фазовым сдвигом Q 2н/3 для каждого последующего ключа в группе и фазовым сдвигом Q „ - и для ключей раз ных групп, подключенных к одноименным секциям II, 12, 13 обмотки якоря электромеханического преобразователя 1. На k-м межкоммутационном интервале определяют группу ключей, в которой произошла очередная коммутация, и периодически включают и выключают ключ той группы, в которой произошла очередная коммутация ключей на (k-l)-M межкоммутационном интервале и в противофазе с этим ключом периодически включают и выключают ключ другой группы, который подключен к секции обмотки якоря, непосредственно не связанный с ключами, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда от датчика положения. В результате указанного управления ключами в паузы импульсов управления образуются дополнительные контуры для протекания токов по секциям 1), 12, 13 обмотки якоря под действием ЭДС вращения и не протекают сквозные токи от источника питания. На каждом межкоммутационном интервале протекают одинаковые процессы, что обеспечивает симметрирование пульсаций электромагнитного процесса. 5 ил. is о Ј Ю сп

СООЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1464262 (21) 4158449/24-07 (22) 10.12.86 (46) !5.04.91. Бюл.В 14 (71) Московский энергетический институт (72) А.А.Иванов и В.К.Лозенко (53) 62-83;621 316. 718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1464262, кл. Н 02 Р 6/02, 1986. (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНОГО ЗЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение линейности регулировочных механических характеристик при сохранении надежности и увеличение разрешающей способности в области высоких частот вращения. Способ импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что по командам датчика 3 положения ротора электромеханического преобразователя I формируют управляющее воздействие для каждого из ключей 4-9 непосредственного преобразователя частоты 2 на угловом интервале 11 „ =2и/3 с фазовым сдвигом Я -2«/3 для каждого последующего ключа в группе и

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с вен.тильными электродвигателями.

„Я0,„1642574 А2 (51) 5 Н 02 Р 6/02, Н 02 К 29/06

2 фазовым сдвигом Q = для ключей раз

1 ных групп, подключенных к одноименным секциям 11, 12, 13 обмотки якоря электромеханического преобразователя 1. На k-м межкоммутационном интервале определяют группу ключей, в которой произошла очередная коммутация, и периодически включают и выключают ключ той группы, в которой произошла очередная коммутация ключей на (k-1)-м межкоммутационном интервале и в противофазе с этим ключом периодически включают и выключают ключ другой группы, который подклочен к секции обмотки якоря, непосредственно не связанный с ключами, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда от датчика положения. В результате указанного управления ключами в паузы импульсов управления образуются дополнительные контуры для протекания токов по секпиям 11, 12, 13 обмотки якоря под действием ЗДС вращения и не протекают сквозные токи от источника питания, На каждом межкоммутационном интервале протекают одинаковые процессы, что обеспечивает симметрирование пульсаций электромагнитного процесса. 5 ил.

Целью изобретения является повышение линейности регулировочных характеристик, при сохранении надежности и увеличение разрешающей способности в области больших частот вращения.

На фиг,1 изображена схема устройства управления вентильным электро5 . двигателем; на фиг.2 — диаграммы работы устройства управления, на фиг.3, 4 — электрические контуры и контурные токи, образованные соответственно на

2-м и 3-м межкоммутационных интерва- 10 лах во время импульса и паузы сигнала управления; на фиг.5 — ЭДС вращения, наведенные в секциях электродвигателя, и токи, протекающие во время импульса i и паузы i сигнала управления.

Вентильный электродвигатель, реализующий данный способ управления, содержит многосекционный электромеханический преобразователь 1, двухполу- 20 периодный преобразователь 2 частоты, датчик 3 положения ротора. Преобразователь 2 частоты включает в себя анодную группу ключей 4-6, катодную группу ключей 7-9 и диодный мост 10 25 обратного тока. Преобразователь 1 включает в себя секции 11-!3 якорной обмотки и индуктор 14.

Устройство управления включает в себя функциональный преобразователь Зр (логический блок) 15 сигналов датчика 3 в сигналы управления ключами преобразователя 2, формирователи

16-21 импульсов, сумматор 22, триг- гер 23, восемь логических элементов

2ИЛИ 24-31. Мост 10 обратного тока включает в себя диоды 32-37. Вентильный электродвигатель содержит также логические элементы 2И 38-43 с двумя прямыми входами и 2И 44-49 с од- 4р ним прямым и одним инверсным входами.

Импульсы управления U q (см.фиг.2) подаются на первый вход каждого элемента 24,25 на второй вход которых подается сигнал с соответствующего 45 выхода триггера 23. Логическое состояние сигналов на выходах триггера

23 определяет прохождение управляю- щего сигнала.на анодную или катодную группу ключей преобразователя 2. Фун- 50 кциональный преобразователь 15 формирует .по сигналам датчика 3 положения ротора команды для коммутации каждого ключа преобразователя 2 частоты. Эти команды перемножаются с сигналом управления в элементах 38-43 и подаются на управляющие цепи ключей 4-9 через логические элементы

26-31, Функциональный преобразоватедь

1642574 .

15 связан с сумматором 22 через формирователи импульсов 16-21, которые формируют импульсы при смене межкоммутационных интервалов. При определенной конструкции датчика 3 функциональный преобразователь 15 может отсутствовать. Выход сумматора 22 подключен к счетному выходу триггера 23, вход установки нуля которого подключен к выходу формирователя импульсов 16. Элементы 38-43 обеспечивают выключение соответствующего ключа одной из групп преобразователя 2 во время паузы импульсов Upped . Элементы

44-49 обеспечивают включение соответствующего ключа другой группы ключей преобразователя 2 частоты в ,это же время. Сигналы U -U (см. фиг.2) подаются на цепи управления ключей 4-9 с элементов 26-31.

Импульсное управление вентильным электродвигателем происходит следующим образом.Предположим, что при включении: питания на первом межкоммутационном интервале (см.фиг.2) по командам датчика 3 включаются ключи 4,8 преобразователя частоты 2. Секции 11,13 обмотки якоря электромеханического преобразователя 1 оказываются подключенными к источнику пи ания. Двигатель начинает вращаться после поворота ин2Г духтора (ротора} 14 на угол Я в анодной группе по командам датчика

3 происходит отключение ключа А и включение ключа 5. Угловой интервал .включенного состояния каждого ключа

2а„ составляет < ? =-- переключение клю- К3 чей 7,8,9 в катодной группе происходит со смещением на угол фг= Ф отно/ сительно ключей 4,5,6, подключенных соответственно к одноименным секциям 11,12,13 обмотки якоря электромеханического преобразователя 1. Указанные угловые интервалы обеспечивает конструкция датчика 3 и логика работы функционального преобразователя 15.

В начале k-го межкоммутационного

:интервала выявляют группу ключей преобразователя частоты, в которой произошла коммутация ключей,под действием команд датчика 3 положения ротора, и осуществляют периодическое включение и выключение ключа в той группе ключей, в которой очередная

) 64257 коммутация под действием команд датчика 3 осуществлялась на (1 -1)-м межкоммутационном интервале. Выявление группы ключей происходит следую5 щим образом. Например, на первом межкоммутационном интервале триггер устанавливается в нулевое состояние

jпо прямому выходу 50 за счет подачи импульса с формирователя 16. Это 10 состояние триггера определяет прохождение импульсов U p управления на катодную группу ключей 7,8,9. При переходе на второй межкоммутационный интервал триггер 23 переключается f5 под действием импульса с формирователя 21 и импульсы управления на втором межкоммутационном интервале поступают на аиодную группу ключей

4,5,6.

Рассмотрим электрические процессы, происходящие при реализации способа управления, на примере образующихся структур электрических контуров на втором и третьем межкоммутационных интервалах.

В соответствии с диаграммой работы ключей 4-9 (см.фиг.2) на втором межкоммутационном интервале по коман.дам датчика 3 положения ротора будут включены ключи 4 и 9. В момент паузы импульса управления Ug p размыкается ключ 4, так как на втором межкоммутационном интервале на втором входе элемента 25 имеет место логический ноль с инверсного выхода триггера 23 и импульс управления проходит на анодную группу ключей 4-6 преобразователя .2 частоты, изменяя сигналы управления

U -U6. Одновременно с переходом ло- 40 гического элемента 38 в "0", логический элемент 44 переходит в состояние логической единицы и подает управляющий сигнал на ключ 8 катодной группы. Ключ 8 на втором межкоммута- 45 ционном интервале во время паузы импульсов управления U будет включен. . Бо время импульса управления на втором межкоммутационном интервале ток, i™ протекает от источника 51 по 50

1 секциям 11,13 через ключи 4,9 (cM. фиг.3). В секциях 11,13 наводится

ЭДС вращения е (см.фиг.5), направЛ-ц ленная встречно по отношению к току ..В момент паузы импульса управле- 55

° g

1 ния выключается ключ 4 и включается ключ 8, так как секции 11,13 отключены от источника 51 питания. Ток i< будет уменьшаться, замыкаясь по цепи:

4 6 ключ 9 — диод 35 — секции 11, 13— ключ 9 (участок а-б, фиг.4) . После

° U. равенства » =0 образуется новая электрическая цепь: диод 37 — секции 13, 12 — ключ 8 — диод 37, по которой под действием ЭДС вращения е

° И будет протекать ток i . Сквозной ток по указанной цепи протекать не может. По мере нарастания ЭДС е на втором межкоммутационном интервале ток а в паузе импульса управле-п

1 ния также будет нарастать.

На фиг.5 при первом импульсе управления показан ток i (коммутационный), вызванный переключением ( ключей под действием команд датчика

3 положения ротора при переходе на очередной межкоммутационный интервал.

На третьем межкоммутационном интервале по командам датчика 3 будут включены ключи 5 и 9. На счетный вход триггера 23 с формирователя 17 импульсов в начале этого межкоммутационного интервала поступает импульс через сумматор 22. ha прямом выходе логический сигнал U триггера 23 установится в логический "0, и импульс управления для выключения ключа будет поступать на катодную группу ключей изменяя сигналы управления

Uy — U>, т.е. на этом интервале будет периодически выключаться ключ 9.

Одновременно с переходом элемента 43 в "0", логический элемент 49 перейдет в логическую "1". Это приводит к подаче управляющего сигнала 1. < (см. фиг.2) с элемента 29 на ключ 4.

В момент импульса управления по секциям 12,13 будет протекать ток от источника 51 питания через ключи

5,9 (см.фиг.5). При выключении ключа

9 и включении ключа 4 после умень-шения тока i до нуля образуется новая электрйческая цель . диод 37 секции 13, 12 — ключ 8 — диод 37, по которой под действием ЗДС е протекает ток 1 . Сквозной ток по этой цепи от источника питания протекать не может. На всех межкоммутационных интервалах двигателя протекает непрерывный ток, Таким образом, способ управления обеспечивает повышенную надежность за счет исключения сквозных токов в преобразователе частоты, повышает линейность регулировочных характерис" тик путем обеспечения непрерывных то-, l. ков в электродвигателе, Кроме того, l6

Ц

Уу и 6

lip Иу люченнае саатояние учеб Пчлри 0у =„1 иу, Ье

<а

Фиг. У

Иежнаммутационные (ИЯ июиерйыы ю.г реализуется управление, при котором на каждом межкоммутационном интервале электромагнитные процессы повторяются, что положительно сказывается на симметрировании пульсаций электромагнитного момента и особеицо важно при реализации моментнык двигателей, или двигателей с повышенной равномерностью вращения. Применение предлагаемого способа управления вентильным электродвигателем при частоте импульсов управления, кратной часто" те вращения, и организацией ШИИ-управления в конце ИК-интервала позволяет увеличить разрешающую способность при управлении в области больших частот вращения электродвигателя.

Формула изобретения

Способ импульсного управления вентильным электродвигателем по авт.св.

42574

М l464262, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности регулировочных характеристик при сохранении надежности и увеличения разрешающей способности в области больших частот вращения, на каждом межкоммутационном интервале в противофазе с периодически включаемым и выклвчаемым ключом одной группы преобразователя частоты дополнительно включают и выключают ключ другой . группы, который подключен к секции якорной обмотки электромеханического преобразователя, непосредственно не связанной с ключами, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда от датчика положения ротора.

1642574

<и упр

Составитель A.Головатенко

Техред Л.Олийнык КоРРектоР А.ОсаУленко

Редак то р В. Фельдман

Заказ 1435 Тираж 355 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открьггкям лри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауиикая наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Уяиород, ул. Гагарина, 101

/WE r7jljY амлудьее лж ори ату,зе

Йа 2-и КК-етерйле

@иЮ

par J-м ЯХ- интерЬале

ЮЬР5