Способ импульсного управления вентильным электродвигателем

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение линейности регулировочных механических характернееитч при сохранении минимальные пульсации электромагнитного момента. Спосо импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что по командам датчика 3 положения ротона 14 электромеханического преобразоватепя 1 формируют управляющее воздействие ,лля каждого и ключей 4-9 непосредственного преобразователя частоты 2 на угловом интервале ( 2fr/3 с фазовым сдвигом Q ,, 2U73 ддч каждого послед гющего ключа в группе и разовым сдаигом Q.. I1. для 1слючей разных групп, подключенных к одноименным секциям 11-13 обмотки якоря электромеханического преобртзователч, на к-ом межк ммутацнонном ннгерпяле определяют группу юточей, в которой произоила очередная коммутация и периодически включают и выключают ключ той группы, в которой произошла очередная коммутация на К-1 межкоммутационном интервале и в противофэзе с этим ключом включают и выключают ключ другой группы, связанный с той же секцией обмотки якоря, что и первый из упомянутых ключей. В результате в паузе импульсов управления появляются дополнитапьные цепи для протекания тока под действием спадающего участка ЭДС вращения, что снижает пульсации электромагнитного момента и повышает жесткость регулировочных характернотик в области ьчзких частот вращения. 5 ил. (f. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК.«ЯО-1 4 025 (5115 Ei 02 К 29/06, 11 02 Р 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1464262 (21) 4157728/07 (22) 09. 12. >б (46) 30.04.9 1 . 1>юг, I 16 (71) Москов;" кий энергетический и . с ти ту ч (72) A.À.Иванов (53) 62-83:621.316.718.5(038.8) (5 . ) Авторе;;ое "в;:де:сльств- .<;C, Р

1 !464.";: 2,;-л. Н 02 Р 6/О?, 986.

I (54) спосыг> и1пульcf!or0 упи.в ц,нил нгнти1нн1 "1 эпкктродв ц Атрлг( (57) Изоб>ретение относится к электротехпике. 1:елью изобретения является повьпиение линейности р г:-ли1:"вочних механических характеристик при "..охранении минимальных пульсаций электромагнитногоо момента. Способ импульсногo управления вентильным электродвигателем заключается в том, что по командам датчика 3 положения рото...>а 14 электромеханического преобразователя

1 формируют управляющее воздеиствие ,.ля каждого и ключей 4-9 непосредственного преобразователя частоты 2 на в регулируемых электроприволах с в е н тн л > .1 Р. Гм -> и . к; > о д и и г а т ел е м .

Целью изобретения является повыщение линейное > и регулировочных механических ха»акте1>ис тик при сохранении минимальных пульеа ий электромагнитного t омента.

На 1>иг. 1 изображена схем» устрс и ва улра аления ьент> а ьним э, >i .ктродвиГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ HOMHTFT

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Изобретение с тносится к электротехнике и может бить использовано

2 угловом интервале (I:= 2к/3 с фазовым сдьигом Q < = 2К3 для каждого последующего ключа в группе и фазовым сдвигом Q = . для ключей разных групп, подключенных к одноименным секциям 11-13 обмотки якоря электромеханического преобразователя, на к-ом межкоммутационном интервале

>пределяют гр >ппу яппчей, в которой произонла оче;>ед; ая ксммутация и периодически включают и выключают ключ той группы, в кс>торой произошла очередная коммутация на К-1 межкоммутационном интервале и в противофазе с этим ключом включают и выключают ключ другой группы, связанный с тон же секци- ф ей обмотки якоря, что и первый из упомянутых ключей. В результате в паузе импульсов управления появляются дополнительные цепи для протекания то- C ка под действием спадающего участка

ЭДС вращения, что снижает пульсации электромагнитного момента и повьппает жесткость регулировочных характерис- тик в области низких частот вращения.

5 ил. гателем; на фиг, 2 — диаграммь1 работы устройства управления; на фиг. 3 и фиг. 4 — электрические контуры и контурные токи, образованные соответственно на втором и третьем межкоммутационных ИК интервалах во время импульсов и паузы команды управления; на фиг. 5 — ЭДС вращения, наведенные в секциях электродвигателя и токи, протекаюпие во время импуль1646025

4 ветствующего ключа другой группы ключей преобразователя 2 частоты в это же время. Сигналы Uze-11эл подаются на цепи управления ключей 4-9 с элементов 26-31, изменяя импульсы управления (1„-11, .

Способ импульсного управления вентильным электродвигателем осуществляется следующим образом. ! команды дпя коммутации каждого KJIIo ча преобразователя 2 частоты. Эти команды т!еpем!!Ожаются с импупьсями управл! пип B элементах 38-43 и подаются на управляющие цепи клк!чей 4-9 через логические элементы 26-31.

Логический бпок 15 связан с сумматором 22 через фор!л!!рователи импульсов !6-21, которые фсрмируют импульcí при смене межко".л!!ута1влонных интервл"!ов, В! в од сумматора 28 подкгпочен к с."÷åòI.! му 1!1..!ходу триггера 23, вход устапог!а! нуля которого подключен к в! аноду )0phIIIp013;-!тел я импульсов 1 6 е

Э !ементы 38-43 обеспечивают вь!кпючение соответству!пщего клю !а одной из групп преобразо1!ателя 2 во время паузы управляющего сигнала. Элементы 44-49 обеc!Iå÷èâë!!.т E3к!!ю !ение. соот3 са управления 1! и паузы команды управления

° и

Вентильный электродвигатель, реализующий данный способ управления, содержит мпогосекционный электромеханический преобразователь 1, двухполупериодный преобразователь 2 частоты, датчики положения ротора 3.

Преобразователь 2 ° астоты включает в себя анодную группу ключей 4-6, катодную группу ключей 7-9 и диодный мост 10 обратного тока. Электромагнитный преобразователь 1 снабжен секциями 11-13 якорной обмотки и индуктором 14. Устройство управления включает в себя функциональный преобразователь 15 сигналов датчика 3 в сигналы управления кпючами преобразователя 2, формирователи 16-21 импульсов, сумматор 22, триггер 23, восемь логических элементов 2 ИЛИ

24-31. Г1ост обратного тока 10 включает в себя диоды 32-37. Вентильный электродтзигатель содержит также логические элементы 2И 38-43 с двумя прямыми входами и 2И 44-49 с одним прямым и одним инверсным входами.

111!пульсы управления подаются на первый вход каждого элемента 24, 25, нп второй вход которых подается сигнал с соответствующего выхода триггера 23. Погпческос состояние сигналов и» выходах триггера 23 определяет прохождение им !ульсов управления на анодпую или катодную группу ключей преобразователя 2, Функциональный преобразовате.!ь 15 формирует по с11гн;11!а!! датчика 3 положения ротора

Предположим, что при включении питания на первом межкоммутационном интервале (фиг. 2), по командам датчика положения включагся ключи 4, 8 преобразователя частоты 2. К источнику питания подключаются секции 11, 12 обмотки якоря электромагнитного преобразователя 1, выполненного на базе синхронной машины. Двигатель начнет вращаться после поворота индуктора !

2!! (ротора) 14 на угол О = — в анод k 3 ной группе ключей по командам датчика 3 произойпет отключение ключа 4 и включение ключа 5. Угловой интервал включенного состояния каждого ключа

2 !! составляет Гд = — . Переключение клю k 3 чей 7-9 в катодной группе будет происходить по командам датчика 3 со смеЛ щением на угол 1 = l! относительно г ключей 4-6 анодной группы, подключенных соответственно к одноименным секциям обмотки якоря электромеханического преобразователя 1. Указанные угловые интервалы обеспечивает конструк" ция датчика 3 положения и логика работы логического блока 15.

В начале I -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, в которой очередная коммутац1ля под действием команд датчика 3 осуществлялась на (К-1)-м межкоммутационном интервале. Происходит это следующим образом. Например, на первом межкоммутационном .интервале логический сигнал U три!ггера 23 устанавливается в нулевое состояние по прямому выходу 50, за счет подачи импульса с формирователя 16. На инверсном выходе 51 установится логическая единица. Это состояние триггера определяет прохоз;пение импульса

16 управления на катодную группу ключей (7-9) . При переходе на второй межкоммутационный интервал триггер 23 переключается под действием импульса с формирователя 21 и импульсы управления на втором межкоммутационном интервале поступают на анодную группу ключей 4-6.

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 (фиг. 2) на втором межкоммутационном интервале под действием команды датчика 3 положения ротора будут включены ключи 4 и 9 (фиг. 3).

В момент паузы импульсов управления U » размыкается ключ 4, т.к. 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. Одновременно с переходом логического элемента 38 в ноль, логический элемент 44 перейдет в состояние логической единицы и подаст управляющий сигнал на ключ 7 катодной группы, который как и ключ 4 подключен к секции 11 Ключ

7 на 2-м межкоммутационном интервале во время паузы импульсов управления будет включен.

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

52 по секциям 11, 13 через ключи 4, 9 (фиг. 3). В секциях 11, 13 наводится ЭДС вращения е н (фиг. 5), направленная встречно по отношению к току i . В момент паузы импульса управления выключается ключ 4 и включается ключ ?. Т.к. секции 11, 13 отключены от источника 52 питания, ток i будет уменьшаться, замыкаясь по цепи: ключ 9 — диод 35— секции 1.1, 13 — кл оч 9 (участок а-б, фиг. 5). После равенства i = 0 образуется новая электрическая цепь: ключ 7 - диод 37 — секции 13, 1t ключ 7, по которой под действием

ЭДС вращения е, будет протекать ток ь" на участке б-в (фиг. 5) .

Одновременно обра зуетс я еше од :а лектрическая цепь: ключ 7 — дилл

36 — секции 12, 11 — ключ 7, r.î которой под действием ЭПС вращения

5 и е 1 будет протекать то" i > . Эт, электрическая цепь будет возникать до середины межкоммутационного интервала, пока ЭДС е 11 не станет меньше е . По мере уменьшения .п

ЭДС е „ток i 9 в паузе импульса управления также будет уменьшаться.

В течение всего межкоммутационного интервала в двигателе протекают непрерывные токи, это повышает линейность регулировсчньгк характеристик.

На фиг. 5 при первом импульсе управления показан ток 1 — это

20 коммутационный ток, вызванный переключением ключей под действием команды датчика 3 положения ротора при переходе на очередной межкоммутационный интервал.

Иа 3-м межкоммутационном интервале под действием команды датчика 3 будут включены ключи 5 и 9. Иа счетныйй вход триггера 23 с формирова;-гл17 импульсов в начале этого межкомчутационного интервала поступит импульс через сумматор 22. Иа прямсм выходе

50 триггера 23 установится логический ноль и импульс управления для выключения ключа будет поступать на катодную группу ключей. Т.е. на этом интер35 вале будет периодически выключаться ключ 9. Одновременно с переходом элемента 43 в ноль, логический элемент

49 перейдет в логическую единицу. Это приведет к подаче импульса управления

U 8 с элемента 28 на ключ G, который откроется.

В момент импульса управления по

45 секциям 12, 13 будет протекать ток i

° И

f от источника 52 питания через ключи

5, 9 (фиг. 4). При выключении ключа

9 и включении ключа 6 после уменьшения тока 1 до нуля образутеся новая

50 электрическая цепь: ключ 6 — секции

13, 12 - диод 33 - ключ 6, по которой под действием ЭДС протекает ток

Одновременно с этой целью в паузе импульса управления на первой поло55 вине межкоммутационного интервала образуется дополнительная цепь: ключ 6 секции 13, 11 — диод 32 — ключ 6, по которой протекает ток i+ под действием спадающего участка ЭДС вращения.

Ъ 9

Фиг.й

Таким образом способ управления обеспечивает повышенную линейность регулировочных характеристик за счет непрерывности токов во время паузы сигнала управления благодаря образованию электромагнитных цепей, по которым протекает ток под действием

ЭДС вращения. Нроме того, реализуется управление, при котором на каждом межкоммутационном интервале электромагнитные процессы повторяются, что выравнивает пульсации электромагнитного момента на межкоммутационных интервалах и особенно важно при реализации моментных двигателей или двигателей с повышенной равномерностью вращения.

Применение данного способа управления при частоте управляющего сигна- 20 ла кратной частоте вращения вентильного электродвигателя и при появлении импульса управления в конце межкоммутационного интервала позволит одновременно с увеличением линей- 25 ности сохранить жесткость регулировочной характеристики двигателя s

25 области малых частот вращения, что существенно скажется на разрешающей способности при реализации следящих эл е к тр оп ри в од О В °

Формула изобретения

Способ импульсного управления вентильным электродвигателем по авт.св. Р 1464262, о т л и ч а ющ и И с я тем, что, с целью повыпекия линейности регулировочных механических характеристик при сохранении минимальных пульсаций электромагнитного момента, на каждом межкоммутационном интервале в противофазе с периодически выключаемым и включаемым по командам управления ключом одной группы преобразователя частоты дополнительно ло командам управления включают и выключают ключ другой группы, который подключен к той же секции обмотки якоря электромагнитного преобразователя, что к первый иэ указанных ключей.

1б46025

Составитель В. Головченко

Редактор Е. Зубиетова Техред Л.Олийнык Корректор Л. Патай

Заказ 1554 Тираж 336 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

t 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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