Способ импульсного управления вентильным электродвигателем

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение линейности регулировочных механических характеристик при сохранении надежности путем исключения образования цепей для протекания сквозных токов в непосредственном преобразователе частоты и повышение разрешающей способности в области высоких частот вращения. Способ импульсного управления заключается в том, что по командам датчика 3 положения ротора электромеханического преобразователя коммутируют ключи 4-9 непосредственно преобразователя 2 частоты, обеспечивая подключение секций 11,12,13 обмотки якоря электромеханического преобразователя к источнику питания 51. Управляющее воздействие для каждого ключа формируют на угловом интервале (0 с фазовым сдвигом Q 21Г/3 для каждого последующего ключа в группе и фазовым сдвигом Qr iT для ключей разных групп, подключенных к одноименным секциям обмотки якоря. В начале каждого межкоммутационного интервала выявляют группу ключей преобразователя частоты, в которой произошла очередная коммутация ключей по коман- 1 дам датчика 3 положения, и периодически включают и выключают один из ключей этой группы. В противофазе с этим ключом дополнительно включают и выключают ключ другой группы, который подключен к секции, не связанной с ключами, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда от датчика 3. В результате в моменты импульса управления по секциям обмотки якоря протекают токи от источника питания 51 через открытые на этом интервале ключи, а в моменты паузы импульсов управления образуются дополнительные цепи для протекания токов в секциях обмотки якоря под действием ЭДС вращения. На всех межкоммутационных интервалах по секциям обмотки якоря протекают непрерывные токи и отсутствуют сквозные токи. 5 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН

А2 (51) 5 Н 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНР1 П ИЯУ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1) 1464263 (21) 4158450/24-07 (22) 10.12.86 (46) 15.04.91. Бюл.М 14 (71) Московский энергетический институт (72) А.A.Èâàíoâ (53) 62-83:621.316.718.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 4104518, кл. Н 02 Р 6/02, 1986. (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО-УПРАВЛЕНИЯ

ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАХЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повьппение линейности регулировочных механических характеристик при сохранении надежности путем исключения образования цепей для протекания сквозных токов в непосредственном преобразователе частоты и повышение разрешающей. способности в области высоких частот вращения.

Способ импульсного управления заключается в том, что по командам датчика 3 положения ротора электромеханического преобразователя коммутируют ключи 4-9 непосредственно преобразователя 2 частоты, обеспечивая подключение секций I 1,12,13 обмотки якоря электромеханического преобразователя к источнику питания 51. Управляющее

Изобретение относится к электротехнике и может бьггь использовано в регулируемых электроприводах с вентильными электродвигателями.

2 воздействие для каждого ключа формируют на угловом интервале g = 2п /3 с фазовым сдвигом 0 = 2Г/3 для каждого последующего ключа в группе и фазовым сдвигом 0 = и для ключей разных

I групп, подключенных к одноименным секциям обмотки якоря. В начале каждого межкоммутационного интервала выявляют группу ключей преобразователя частоты, в которой произошла очередная коммутация ключей по командам датчика 3 положения, и периодически включают и выключают один из ключей этой группы. В противофазе с этим ключом дополнительно включают и выключают ключ другой группы, который с: подключен к секции, не связанной с ключами, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда от датчика 3. В результате в моменты импульса управления по секциям обмотки якоря протекают токи от источника питания 51 через откры" тые на этом интервале ключи, а в моменты паузы импульсов управления образуются дополнительные цепи для протекания токов в секциях обмотки якоря под действием ЭДС вращения.

На всех межкоммутационных интервалах по секциям обмотки якоря протекают непрерывные токи и отсутствуют сквозные токи. 5 ил.

Целью изобретения является повьгшение линейности регулировочных характеристик при сохранении надежности путем исключения образования цепей

1642575 для протекания сквозных токов в преобразователе частоты и повышение разрешающей способности в области вь.со:ких часто т в ращения.

На фиг,1 изображена схема устройства управления вентильным электродвигателем; на фиг,2 — диаграммы ра-. боты устройства управления; на фиг.3, 4 — электрические контуры и контурные 1р токи, образованные соответственно на .

2-м и 3-м межкоммутационных интервалах во время импульса и паузы сигнала управления1 на фиг.5 — ЭДС вращения, наведенные в секциях электродви- 15 гателя, и токи, .протекающие во время импульса i и паузы i сигнала управления.

Вентильный электродвигатель, реализующий данный способ управления, содержит многосекционныи электромеха" нический преобразователь 1, двухполупериодный преобразователь 2 частоты, датчик 3 положения ротора. Преобразователь 2 частоты включает в себя анод-!5 ную группу ключей 4-6, катодную груп- . пу ключей 7-9 и диодный мост 10 обратного тока. Электромеханический преобразователь 1, выполненный на базе синхронной машины, снабжен секциями 30

11-13 якорной обмотки и индуктором

14. Устройство управления включает в себя функциональный преобразователь (логический блок) 15 сигналов датчика

3 в сигналы управления ключами преобразователя 2, формирователи 16-21 импульсов, сумматор 22, триггер 23, восемь логических элементов 2ИЛИ

24-31. Мост 10 обратного тока включает в себя диоды 32-37, Вентильный 40 электродвигатель содержит также логические элементы 2И 38-43 с двумя прямыми входами и 2И 44-49 с одним прямым и одним инверсным входами.

Импульсы управления U „ подаются на первый вход каждого элемента 24, 25, на второй вход которых подается сигнал с соответствующего выхода триггера 23. Логическое состояние сигналов на выходах триггера 23 опре- 50 деляет прохождение импульсов управления на,анодную или катодную группу ключей преобразователя 2. Функциональный преобразователь 15 формирует

«! по командам датчика 3 положения ротс«, ра сигналы управления для каждого ключа преобразователя 2 частоты. Эти сйгналы перемножаются с импульсами управления в элементах 38-43 и подаются на управляющие цепи ключей

4-9 через логические элементы 26-31. функциональный преобразователь 15 связан с сумматором 22 через формирователи импульсов 16-21, которые формируют импульсы при смене межкоммутационных интервалов ° При определенной конструкции датчика 3 блок 15 в устройстве управления может отсутствовать. Выход сумматора 22 подключен к счетному входу триггера 23, вход установкинуля которого подключен к выходу формирователя импульсов

16. Элементы 38-43 обеспечивают включение соответствующего ключа одной из групп преобразователя 2 во время паузы импульсов управления. Элементы

44-49 обеспечивают включение соответствующего ключа другой группы ключей преобразователя 2 частоты в это же время. Сигналы U<< -Пэ! подаются на цепи управления ключей 4-9 с элементов 26-31, изменяя импульсы управления Ug U °

Импульсное управление вентильным электродвигателем происходит следующим образом.

Предположим, что при включении питания на первом межкоммутационном интервале (см.фиг .2) включаются по командам датчика 3 положения ротора ключи 4, непосредственного преобразователя частоты 2, Секции 11,12 обмотки якоря электромеханического преобразователя подключаются, к источнику питания. Двигатель начинает вращаться. После поворота индуктора

2Г (ротора) 14 на угол Q = -- в анодной

3 группе по командам датчика 3 положения отключается ключ 4 и включается ключ 5. Угловой интервал включенного состояния каждого ключа составляет

2и (1 = †. Переключение ключей 7,8,9 в катодной группе будет происходить по сигналам датчика 3 положения.со смещением на угол Я = !! относительно е ключей 4,5,6, подклсченных соответственно к одноименным секциям обмотки якоря электромеханического преобразователя 1, Указанные угловые интервалы обеспечивает конструкция датчика 3 положения ротора и логика работы блока 15.

В начале очередного к-ro межкоммутационного интервала выявляют группу.ключей преобразователя частоты, 5 164 в которой произошла очередная комму-тация ключей по командам датчика 3 положения ротора и осуществляют периодическое включение и выключение ключа этой группы. Осуществляется это следующим образом. Например, на первом межкоммутационном интервале триггер 23 устанавливается в единичное состояние по прямому выходу 50 (Ь фиг.2) за счет подачи импульса с формирователя 16. На инверсном выходе триггера 23 установится логический ноль.

Это состояние триггера определяет прохождение импульсов управления на анодную группу ключей 4,5,6.

При переходе на второй межкоммутационный интервал триггер 23 переключается под действием импульса с формирователя 21 и импульсы управления на втором межкоммутационном интервале поступают на катодную группу ключей

7,8,9.

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 ) н а в то ро м межкоммутационном интервале по командам датчика 3 положения ротора во время импульса управления будут включены ключи 4 и 9. В момент паузы управляющего сигнала размьпсается ключ

9, так как на втором межкоммутационном интервале на втором входе элемента 24 имеет место логический ноль с выхода триггера 23 и импульс управле,ния-:проходит на катодную группу клю, чей 7-9 преобразователя 2 частоты, Одновременно с переходом логического элемента 43 в ноль логический элемент

49 переходит в состояние логической единицы и подает импульс управления на ключ 5 анодной группы. Ключ 5 на втором межкоммутационном интервале во время паузы импульсного управления включен.

Во время импульса управления на втором межкоммутационном интервале ток i будет протекать от источника . И

51 по секции 1,13 через ключи 4,9 (см.фиг.3). В секциях 11,13 наводится ЭДС вращения е (см.фиг.5), направленная встречно по отношению

2575 6

30 триггера 23 с формирователя 17 импуль35

5

25 к тому i В момент паузы управляюще1 го сигнала выключается ключ 9 и включается ключ 5, так как секции 11,13 отключены от источника 51 питания.

Ток i будет уменьшаться, замыкаясь . 11

1 по цепи: диод 34 — ключ 4 — секции

11,13 — диод 34 (участок а-б на фиг.5), После равенства а = 0 образуется но° И вая электрическая церь. ключ 5 секции 12, 11 — диод 32 — ключ 5, по которой под действием ЭДС вращения е „, будет протекать ток

° И

Сквозной ток по указанной цепй протекать не может. По мере уменьшения ЭДС е на 2-м МК-интерва1й- Ч . и ле ток в паузе сигнала управления также будет уменьшаться, На фиг.5 при первом импульсе уп= равления показан ток i, (коммутаци К онный), вызванный переключением ключей по командам датчика 3 положения ротора при переходе на очередной межкоммутационной HHTppBBJI, На третьем межкоммутационном интервале по командам датчика 3 будут включены ключи 5 и 9. На счетный вход сов в начале этого межкоммутационного интервала поступит импульс через сумматор 22. На прямом выходе триггера 23 устанавливается логическая единица, и импульс управления для включения ключа поступает на анодную группу ключей, т.е. на этом интервале периодически выключается ключ 5. Одновременно с переходом элемента 39 в ноль логический элемент 45 переходит в логическую единицу. Это приводит к подаче управляющего сигнала (см. фиг.2) с элемента 29 на ключ 7.

В момен т импульса управления по секциям 12,13 будет протекать ток .И

3 от источника 51 питания через ключи

5,9 (см.фиг.5), При вьпслючении ключа

5 и включении ключа 7 после уменьше-

° И ния тока i до нуля образуется новая электрическая цепь: ключ 7 — диод 37секции 13, 11 — ключ 7, по которой под действием ЭДС е протекает . И ток i . Сквозной ток по этой цепи от источйика питания протекать не может.

На всех межкоммутационных интервалах в электродвигателе протекает непрерывный ток.

1642575

Gg

0g

47

lip 9 ючеииае састаяе елючеа рд

° Ф

У,7Р =„1 ли гр

07а 32

Таким образом, способ управления обеспечивает повышенную линейность, регулировочных характеристик путем обеспечения непрерывных токов в электродвигателе, повышенную надежность работы, так как исключается возможность образования цепей для протекания сквозных токов в преобразователе частоты. Кроме того, предлагаемый способ управления позволяет эа счет

«Д чередования групп ключей при управлении уменьшить пульсации электромагнитного момента, а при частоте управле.ния, кратной частоте вращения и орга" низации ШИИ-управления в начале меж" коммутационного интервала, увеличить разрешающую способность в области высоких частот вращения.

Формула изобретения

Способ импульсного управления вен» тильным электродвигателем по авт.св., М 1464263, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности регулировочных характеристик при сохранении надежности путем исключе;ния образования цепей для протекания сквозных токов в преобразователе

; частоты и повышения разрешающей способности в области высоких частот р вращения на калдом межкоммутационном интервале в противофазе с периодически выключаемым и включаемым по командам управления ключом одной группы ключей преобразователя частоты, дополнительно периодически включают и выключают ключ другой группы, который

1 подключен к секции обмотки якоря электромеханического преобразователя, непосредственно не связанной с ключа20 ми, на которые на данном межкоммута-ционном интервале подана команда от датчика положения ротора. йе ккаммутацианные(Ю() иаа7ерАтлы

@uz.Г

16425 75

Корректор И Муска

Редактор В.Трубченко

ТехРед 5.0ëèÄíûê

Заказ 1435 Тираж 351 Подписное

ВНИИПИ Государствечного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская ыаб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат патент, г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

13тт н

У

«фВ»

59k /УИ/

ЛЩ(38

С

Уа 3-Ф ЯК-инпярбсле

Фиг.4