Способ перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя

Авторы патента:

ЯН Чжоу (CN)

ВАН Цин (CN)

ЧЭНЬ Хао (CN)

ХУАН Вэйлун (CN)

ЧЭНЬ Хэ (CN)

ВАН Цяньлун (CN)

H02P6/10 - для уменьшения колебаний крутящего момента; управление колебанием крутящего момента

H02P25/08 - Управление или регулирование электрических двигателей, генераторов, электромашинных преобразователей; управление трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками (конструкции пусковых аппаратов, тормозов или других управляющих устройств см. в соответствующих подклассах, например механические тормоза F16D, механические регуляторы скорости G05D; переменные резисторы H01C; пусковые переключатели H01H; системы для регулирования электрических или магнитных переменных величин с использованием трансформаторов, реакторов или дроссельных катушек G05F; устройства, конструктивно связанные с электрическими двигателями, генераторами, электромашинными преобразователями, трансформаторами, реакторами или дроссельными катушками, см. в соответствующих подклассах, например H01F,H02K; соединение или управление

Владельцы патента RU 2639886:

ЧАЙНА ЮНИВЕРСИТИ ОФ МАЙНИНГ ЭНД ТЕКНОЛОДЖИ (CN)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах вентильного реактивного электродвигателя с множеством фаз и множеством топологических структур. Техническим результатом является обеспечение автоматического переключения и плавной связи между двумя режимами управления с устранением дребезга при переключении. Способ перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, система управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя содержит регулятор скорости вращения, контроллер токового прерывателя, контроллер углового положения, счетчик прерывателя, селектор сравнения и два переустанавливаемых регистра констант; счетчик прерывателя подсчитывает количество прерываний тока для каждого электрического периода, и в соответствии с результатом сравнения между значением счетчика прерывателя и постоянным значением, установленным двумя регистрами констант, селектор сравнения выбирает контроллер токового прерывателя или контроллер углового положения, таким образом, что контроллер токового прерывателя и контроллер углового положения могут осуществлять автоматическое переключение и плавное соединение вне зависимости от изменения нагрузки в трех фазах, а именно фазах низкой скорости вращения, средней скорости вращения и высокой скорости вращения, а также во время ускорения, замедления или равномерной скорости, при этом переключение от угла включения к углу выключения не будет вызывать колебания крутящего момента или скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя, так что система вентильного реактивного электродвигателя работает стабильно и имеет высокую практическую ценность в инженерных областях. 2 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, и, в частности, к способу регулирования скорости, применимого к системам вентильного реактивного электродвигателя с множеством фаз и множеством топологических структур.

Уровень техники

Вентильный реактивный электродвигатель имеет простую и устойчивую конструкцию, высокую надежность и прочность, большой пусковой момент и широкий диапазон регулирования скорости, и сохраняет высокую эффективность в большом диапазоне рабочей частоты вращения и крутящего момента, но в нем, как правило, используют различные режимы управления на участках низкой и высокой скорости. В нем используют управление током прерывателя на участке низкой скорости и управление угловым положением на участке высокой скорости. При постоянной нагрузке, для того, чтобы обеспечить плавное переключение между двумя режимами управления, может быть использован метод проб и ошибок для определения угла включения и угла выключения вентильного реактивного электродвигателя в момент переключения. Однако, при изменении нагрузки, два режима управления имеют различные углы включения и углы выключения вентильного реактивного электродвигателя в момент переключения. Неправильное переключение угла включения и угла выключения вызывает колебание крутящего момента или скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя и приводит к тому, что система регулирования скорости вентильного реактивного электродвигателя не может работать стабильно. Обеспечение автоматического переключения и плавной связи между этими двумя режимами управления и устранение дребезга при переключении является одним из важных направлений для технологического прорыва в современных системах вентильного реактивного электродвигателя.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа для перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, в том числе в области низкой, средней и высокой скорости вращения для решения проблем, имеющихся в уровне техники, и реализация автоматического переключения и плавной связи между управлением токовым прерывателем и управлением угловым положением.

В способе перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, согласно настоящему изобретению, используют систему управления, состоящую из регулятора скорости вращения, контроллера токового прерывателя, контроллера углового положения, счетчика прерывателя, селектора сравнения и двух устанавливаемых регистров констант, включающих Up_const и Down_const. Пороговое значение тока i_ref прерывателя, угол θ_on включения и угол θ_off выключения основного выключателя преобразователя питания регулируют посредством регулятора скорости. Счетчиком прерывателя подсчитывают количество прерываний тока для каждого электрического периода. Селектором сравнения выбирают контроллер прерывателя тока или контроллер углового положения. В двух устанавливаемых регистрах констант постоянное значение Up_const, установленное с помощью регистра констант, больше, чем постоянное значение Down_const, установленное регистром констант. Значение счетчика прерывателя сравнивают с постоянным значением Up_const, установленным регистром констант, и постоянным значением Down_const, установленным регистром констант.

На этапе ускорения вентильного реактивного электродвигателя, когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости увеличивают пороговое значение тока прерывателя для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя;

на этапе замедления вентильного реактивного электродвигателя, когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения, установленного регистром констант Down_const, и меньше постоянного значения, установленного регистром констант Up_const, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости уменьшают пороговое значение тока прерывателя для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, или больше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя;

когда вентильный реактивный электродвигатель переходит на этап работы с постоянной скоростью, контроллером, выбранным селектором сравнения, является контроллер, используемый в момент, предшествующий переходу вентильного реактивного электродвигателя на этап работы с постоянной скоростью. Тип контроллера оставляют неизменным.

Положительный эффект

Настоящее изобретение обеспечивает работу с регулируемой скоростью систем вентильного реактивного электродвигателя со множеством фаз и множеством топологических структур в широком диапазоне скоростей вращения, в том числе с низкой, средней и высокой скоростями. Оно обеспечивает автоматическое переключение и плавную связь между управлением токовым прерывателем и управлением угловым положением на трех этапах: низкой скорости вращения, средней скорости вращения и высокой скорости вращения, а также во время работы при ускорении, замедлении или постоянной скорости при отсутствии влияния на работу изменения нагрузки. Переключение угла включения и угла выключения не будет вызывать колебания крутящего момента или скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя. Система вентильного реактивного электродвигателя работает стабильно и имеет высокую практическую ценность в инженерных областях.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 представлена блок-схема системы управления, предложенной в соответствии с настоящим изобретением;

На ФИГ. 2 представлено схематическое изображение, которое иллюстрирует, как настоящее изобретение автоматически делит диапазон регулирования скорости на три этапа: низкой, средней и высокой скорости вращения.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения далее описаны со ссылками на прилагаемые чертежи.

Как показано на ФИГ. 1, согласно способу перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, обеспечиваемым в соответствие с настоящим изобретением, используют систему для перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя. Система состоит из регулятора скорости, контроллера токового прерывателя, контроллера углового положения, счетчика прерывателя, селектора сравнения и двух устанавливаемых регистров констант, а именно Up_const и Down_const. Пороговое значение i_ref тока прерывателя, угол θ_on включения и угол θ_off выключения основного выключателя преобразователя мощности регулируют посредством регулятора скорости. Счетчиком прерывателя подсчитывают количество прерываний тока для каждого электрического периода. Селектором сравнения выбирают контроллер прерывателя тока или контроллер углового положения. В двух устанавливаемых регистрах констант постоянное значение Up_const, установленное с помощью регистра констант, больше, чем постоянное значение Down_const, установленное регистром констант. Значение счетчика прерывателя сравнивают с постоянным значением Up_const, установленным регистром констант, и постоянным значением Down_const, установленным регистром констант. Заданную скорость n_ref вращения регулируют следующим образом:

а) На этапе ускорения вентильный реактивный электродвигатель ускоряется от низкой скорости вращения до высокой скорости вращения. Когда вентильный реактивный электродвигатель работает на скорости, ниже базовой, противоэлектродвижущая сила мала. Когда применяется управление токовым прерывателем, временные промежутки прерывания велики; когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости увеличивают пороговое значение тока прерывателя для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; если значение счетчика прерывателя снова больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант после того, как значение угла включения было сдвинуто вперед, селектор сравнения снова переключают на контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости увеличивают пороговое значение тока прерывателя для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; если значение счетчика прерывателя снова меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектор сравнения снова переключают на контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя. Когда вентильный реактивный электродвигатель работает на высокой скорости, противоэлектродвижущая сила велика, ток не достигает порога прерывания, значение счетчика прерывателя все время меньше величины константы Down_const, установленной регистром констант, селектором сравнения всегда выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя.

б) На этапе замедления вентильный реактивный электродвигатель замедляется от высокой скорости вращения до низкой скорости вращения. Когда вентильный реактивный электродвигатель работает с высокой скоростью, противоэлектродвижущая сила велика, ток не достигает порога прерывания, значение счетчика прерывателя всегда меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя. С уменьшением скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя, противоэлектродвижущая сила уменьшается, и значение счетчика прерывателя постепенно увеличивается; когда значение счетчика прерывателя становится больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, и меньше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости уменьшают порог токового прерывателя для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя. После этого временные промежутки прерывания и значение счетчика прерывателя постепенно увеличивают. Когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; вместе со сдвигом назад значения угла включения значение счетчика прерывателя становится меньше, чем постоянное значение Up_const, установленное регистром констант, но больше, чем постоянное значение Down_const, установленное регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости уменьшают порог токового прерывателя для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; если значение счетчика прерывателя меньше, чем постоянное значение Down_const, установленное регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; если значение счетчика прерывателя больше, чем постоянное значение Up_const, установленное регистром констант, селектором сравнения также выбирают контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; после того, как скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя становится ниже базовой скорости, селектором сравнения будут все время выбирать контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости будут уменьшать порог токового прерывателя для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя;

в) Во время этапа работы на постоянной скорости, контроллером, выбранным селектором сравнения, является контроллер, используемый в момент, предшествующий переходу вентильного реактивного электродвигателя на этап работы с постоянной скоростью. Тип контроллера оставляют неизменным. Регулятором скорости регулируют порог токового прерывания или значение угла включения, и поддерживают постоянную скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя.

Как показано на ФИГ. 2, согласно способу перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя автоматически делят диапазон регулирования скорости вентильного реактивного электродвигателя на три этапа: низкой, средней и высокой скорости вращения. На участке низкой скорости вращения, ниже базовой скорости, применяют контроллер токового прерывателя; на участке средней скорости вращения применяют контроллер токового прерывателя и контроллер углового положения для перекрестного управления; на участке высокой скорости применяют контроллер углового положения. Способ обеспечивает автоматическое переключение и плавную связь между управлением токовым прерывателем и управлением угловым положением на трех этапах: низкой скорости вращения, средней скорости вращения и высокой скорости вращения, а также во время работы при ускорении, замедлении или постоянной скорости без влияния на работу изменения нагрузки. Переключение угла включения и угла выключения не будет вызывать колебания крутящего момента или скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя. Вентильный реактивный электродвигатель работает стабильно.

Способ перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, содержащего систему управления, состоящую из регулятора скорости, контроллера токового прерывателя, контроллера углового положения, счетчика прерывателя, селектора сравнения и двух устанавливаемых регистров констант, включающих Up_const и Down_const, характеризующийся тем, что порог i_ref токового прерывания, угол θ_on включения и угол θ_off выключения основного выключателя преобразователя мощности регулируют посредством регулятора скорости; счетчиком прерывателя подсчитывают количество прерываний тока для каждого электрического периода; селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя или контроллер углового положения; для двух устанавливаемых регистров констант величина константы Up_const, установленной регистром констант, больше, чем величина константы Down_const, установленной регистром констант; значение счетчика прерывателя сравнивают с величиной константы Up_const, установленной регистром констант, и величиной константы Down_const, установленной регистром констант;

на этапе ускорения вентильного реактивного электродвигателя, когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости увеличивают пороговое значение тока прерывателя для повышения скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для повышения скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя;

на этапе замедления вентильного реактивного электродвигателя,

когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, и меньше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости уменьшают пороговое значение тока прерывателя для снижения скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, или больше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для снижения скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя;

когда вентильный реактивный электродвигатель переходит на этап работы с постоянной скоростью, контроллером, выбранным селектором сравнения, является контроллер, используемый в момент, предшествующий переходу вентильного реактивного электродвигателя на этап работы с постоянной скоростью; тип контроллера оставляют неизменным.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе привода трехфазного вентильного реактивного электродвигателя. Техническим результатом является обеспечение плавного управления выходным крутящим моментом в максимальном диапазоне без учета влияния угла выключения фазы основного переключателя мощности на эффективность управления крутящим моментом.

Способ трехуровневого подавления пульсаций вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя // 2637494

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления вентильными реактивными электродвигателями. Техническим результатом является расширение диапазона обеспечения плавного крутящего момента.

Переключающее устройство, устройство преобразования мощности, устройство возбуждения двигателя, нагнетатель воздуха, компрессор, кондиционер воздуха, холодильник и морозильный аппарат // 2632916

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройстве преобразования мощности, переключающем устройстве, устройстве возбуждения двигателя, нагнетателе воздуха, компрессоре, кондиционере воздуха, холодильнике и морозильном аппарате.

Цепь питания синхронной машины, система электрической тяги с такой цепью питания и способ управления такой цепью питания // 2617998

Изобретение относится к электротехнике, а именно к цепи (16) питания М фазной синхронной машины (14), содержащей: преобразователь (22) постоянного входного тока в многофазный переменный ток; накопительную батарею (47); средство (30) детектирования короткого замыкания до и внутри машины (14); устройство (26) для изоляции машины (14) от перенапряжений и/или перегрузок по току многофазного переменного тока; средство (28) управления преобразователем (22), изолирующим устройством (26) и средством (27) короткого замыкания, выполненным с возможностью соединения М выходов (31) источника питания друг с другом.

Устройство регулирования для устранения помех в сети // 2606210

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройству (1) регулирования для снижения электрических помех в сети (2), которые вызываются колебаниями момента подключенного через инвертор (3) электродвигателя (4).

Устройство преобразования мощности // 2543503

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах преобразования мощности для управления электродвигателем. Секция (20) преобразования выполнена с возможностью преобразования посредством переключения множества переключающих устройств (Sr, Ss, St, Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) мощности от источника (6) питания переменного тока в мощность переменного тока, имеющую заданную частоту, для выдачи мощности переменного тока в электродвигатель (5).

Контроллер электродвигателя // 2432663

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электродвигателях переменного тока для приведения в движение транспортного средства. .

Устройство управления электродвигателем // 2419954

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электродвигателе переменного тока для приведения в движение железнодорожного вагона. .

Бесконтактный электропривод постоянного тока // 2331963

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в исполнительных системах различных механизмов на базе бесконтактных электродвигателей постоянного тока.

Цифровая система управления вентильным двигателем // 2098917

Автоматизированный дисковый генератор монодисперсного аэрозоля // 2639722

Изобретение относится к области ветеринарии, медицинской техники и сельского хозяйства и может быть использовано для вакцинации животных. Техническим результатом является обеспечение регулирования размера получаемых частиц.

Система с первым и вторым электродвигателями для привода ее звена // 2638319

Изобретение относится к области электротехники и может быть использованао в системах для сжигания газа. Техническим результатом является демпфирование собственных колебаний системы.

Способ отказоустойчивого управления датчиком положения вентильного реактивного электродвигателя // 2637492

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных и линейных вентильных реактивных электродвигателях, содержащих различное число фаз и различную геометрию, для восстановления фронта импульса после его потери.

Линейный асинхронный электропривод // 2637114

Изобретение относится к электротехнике, к быстродействующим электроприводам. Технический результат состоит в обеспечении возможности уменьшения массы электропривода для разгона до заданной скорости на ограниченной длине за счет безынерционного увеличения тягового усилия от нуля до максимальной величины.

Устройство для питания синхронного гистерезисного двигателя с амплитудно-фазовым перевозбуждением // 2637111

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах с гистерезисными двигателями. Техническим результатом является уменьшение установленной мощности, уровня электромагнитных помех и упрощение.

Вентильный электропривод колебательного движения // 2636806

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводам переменного тока периодического движения, и может быть использовано при создании вибрационных электроприводов сканирования, техники измерения, контроля и управления, для перемешивания сыпучих, пастообразных и жидких веществ, а также в автоматизированных электроприводах механизмов с колебательным движением рабочего органа.

Устройство регулирования частоты вращения асинхронного электродвигателя // 2635663

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно регулируемых электроприводах (ЧРЭП) в промышленности, бытовой технике и электротранспорте для регулирования числа оборотов асинхронных (однофазных, трехфазных) электродвигателей.

Способ управления электромагнитным моментом скоростной синхронной машины // 2635655

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электромагнитным моментом трехфазной синхронной машины с постоянными магнитами.

Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения // 2640352

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам переменного тока периодического движения, и может быть использовано при создании вибрационных электроприводов сканирования, техники измерения, контроля и управления, а также в автоматизированных электроприводах механизмов с пульсирующим движением рабочего органа. Устройство для управления двухфазным асинхронным двигателем в режиме пульсирующего движения содержит двухфазный асинхронный двигатель, задающий генератор, инвертирующий усилитель, выпрямитель и два инвертора напряжения. Выход первого инвертора напряжения соединен с обмоткой управления двухфазного асинхронного двигателя. Инвертирующий усилитель, выпрямитель и первый инвертор напряжения соединены последовательно. Вход инвертирующего усилителя подключен к выходу задающего генератора. Выход второго инвертора напряжения соединен с обмоткой возбуждения двухфазного асинхронного двигателя. Второй выпрямитель подключен своим входом к выходу задающего генератора, а выходом - к входу второго инвертора напряжения. Технический результат: расширение функциональных возможностей электропривода колебательного движения за счет улучшения формы формируемых прямоугольных пульсаций и повышения его энергетических показателей. 2 ил.