Способ формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления реактивным индукторным двигателем. Техническим результатом является обеспечение постоянства частоты пульсации фазного тока. Способ формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя заключается в том, что начинают формировать импульс тока путем открытия обоих ключей фазы инвертора напряжения, затем, по достижении током заданного значения, отключают один любой силовой ключ инвертора на определенный временной интервал, после чего вновь включают его и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего закрывают оба ключа инвертора напряжения, причем временной интервал первого отключения одного ключа инвертора t_o1 принимают равным t_о1=n/ƒ_kref, где f_kref - заданная частота пульсаций тока; n - коэффициент, причем <n<1, а временные интервалы последующих отключений, если они имеются, определяют в соответствии с формулой где t_оi - временной интервал предыдущего отключения одного ключа инвертора, T_k - полученный период коммутации, причем T_k=t_k-t_ko, где t_k и t_ko - моменты времени последнего и предпоследнего достижений током заданного значения, а по окончании временного интервала t_oj проверяют, снизился ли за это время ток меньше заданного значения, и в обратном случае удлиняют этот интервал на величину m/f_kref, где m - коэффициент, причем 0<m<1, после чего повторяют проверку до выполнения вышеуказанного условия. Заданная частота может изменяться в процессе формирования тока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к способам формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя (РИД), имеющего зубчатый статор, на котором расположены одна или несколько фазных обмоток, каждая из которых запитывается однополярными импульсами тока от полумостового инвертора напряжения (ИН), и зубчатый безобмоточный ротор.

Известен способ управления формирования фазного тока РИД (Тоггеу D.A., Lang J.H. Optimal - efficiency excitation of variable - reluctance motor drives. // IEE Proc. - B, 1991, January. - Vol. 138. - № 1. - P.1-14).

В данной статье описывается способ управления РИД, при котором фазный ток РИД формируется посредством коммутаций силовых ключей ИН, причем как минимум один ключ ИН закрывается при достижении током верхнего заданного уровня и открывается вновь при снижениии тока до нижнего заданного уровня, при этом ток пульсирует между этими двумя уровнями.

Недостатками данного способа являются невозможность прямого контролирования частоты пульсаций фазного тока РИД, так как она зависит от крутизны нарастания и спадания тока и от ширины зоны между указанными заданными уровнями, а также непостоянство частоты коммутации силовых ключей ИН, вызванное переменной крутизной нарастания и спадания тока РИД при угловом перемещении ротора относительно статора, что объясняется изменением индуктивности фазной обмотки. Эти недостатки приводят к недоиспользованию частотных свойств силовых ключей.

Известен также способ формирования фазного тока РИД (см. Патент РФ 2139624 С1 от 29.04.1998 г., опубл. 10.10.99, Бюл. №28).

В данном источнике заявляется схема управления РИД, в которой один ключ фазы ИН закрывается при достижении током заданного уровня и остается закрытым в течение постоянного интервала времени, задаваемого одновибратором, после чего снова открывается.

Недостатком данного способа является также переменная частота пульсаций фазного тока.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение постоянства частоты пульсаций фазного тока РИД для увеличения степени использования частотных свойств силовых ключей ИН.

Для способа формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя с помощью полумостового инвертора напряжения, каждая фаза которого содержит два силовых ключа, заключающегося в том, что начинают формировать импульс тока путем открытия обоих ключей фазы инвертора напряжения, затем, по достижении током заданного значения, отключают один любой силовой ключ инвертора на определенный временной интервал, после чего вновь включают его и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего закрывают оба ключа инвертора напряжения, согласно данному заявлению, временной интервал первого отключения одного ключа инвертора t_o1 принимают равным t_o1=n/f_kref, где f_kref - заданная частота пульсаций тока; n - коэффициент, причем <n<1, а временные интервалы последующих отключений, если они имеются, определяют в соответствии с формулой

где t_oi - временной интервал предыдущего отключения одного ключа инвертора, Т_k - полученный период коммутации, причем T_k=t_k-t_ko, где t_k и t_ko - моменты времени последнего и предпоследнего достижений током заданного значения, а по окончании временного интервала t_oj проверяют, снизился ли за это время ток меньше заданного значения, и в обратном случае удлиняют этот интервал на величину m/f_kref, где m - коэффициент, причем 0<m<1, после чего повторяют проверку до выполнения вышеуказанного условия.

В частном случае способ может дополнительно характеризоваться дополнительным признаком, согласно которому величину f_kref изменяют в зависимости от углового положения ротора РИД относительно статора или от режима работы двигателя.

В дальнейшем изобретение поясняется со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором показаны временные диаграммы формирования фазного тока РИД:

- ДПР_k - сигнал датчика положения ротора k-й фазы РИД;

- mVT_Lk, mVT_Hk - сигналы управления ключами k-й фазы ИН;

- I_ref - заданный уровень фазного тока РИД;

- i_k - ток k-й фазы РИД.

Предлагаемый способ управления может быть реализован с помощью микропроцессорной системы управления.

Фиксацию момента времени достижения током РИД заданного значения предпочтительно производить с помощью датчика тока и компаратора, выход которого соединен со входом микроконтроллера.

При достижении током уровня уставки и срабатывании компаратора микроконтроллер запоминает момент времени и формирует команду выключения одного ключа фазы ИН. Первое отключение производят на фиксированное время t_oi, после чего вновь включают ключ. При следующем достижении током уровня уставки по вышеуказанным формулам определяют значение полученного периода коммутации T_k и уточняют новое время отключения t_oj.

По окончании интервала времени t_oj проверяют, снизился ли за это время ток меньше уставки, и в обратном случае удлиняют этот интервал до выполнения вышеуказанного условия.

Таким образом, частота пульсаций фазного тока РИД и соответствующая ей частота коммутации силовых ключей ИН корректируются на каждом периоде пульсаций фазного тока и поддерживаются вблизи заданного значения.

Технический эффект настоящего изобретения состоит в возможности достижения постоянства частоты коммутации силовых ключей инвертора напряжения, что увеличивает степень использования силовых ключей.

Формула изобретения

1. Способ формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя с помощью полумостового инвертора напряжения, каждая фаза которого содержит два силовых ключа, заключающийся в том, что начинают формировать импульс тока путем открытия обоих ключей фазы инвертора напряжения, затем, по достижении током заданного значения, отключают один любой силовой ключ инвертора на определенный временной интервал, после чего вновь включают его, и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего закрывают оба ключа инвертора напряжения, отличающийся тем, что временной интервал первого отключения одного ключа инвертора t_ol принимают равным

t_o1=n/ƒ_kref,

где ƒ_kref - заданная частота пульсаций тока;

n - коэффициент, причем 0<n<1,

где t_oi - временной интервал предыдущего отключения одного ключа инвертора,

T_k - полученный период коммутации, причем T_k=t_k-t_ko, где t_k и t_ko - моменты времени последнего и предпоследнего достижений током заданного значения,

а по окончании временного интервала t_0j проверяют, снизился ли за это время ток меньше заданного значения, и в обратном случае удлиняют этот интервал на величину m/f_kref, где m - коэффициент, причем 0<m<1, после чего повторяют проверку до выполнения вышеуказанного условия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину f_kref изменяют в зависимости от углового положения ротора относительно статора или от режима работы двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1