Способ трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя

Авторы патента:


Способ трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя
Способ трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя
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 2641674:

ЧАЙНА ЮНИВЕРСИТИ ОФ МАЙНИНГ ЭНД ТЕКНОЛОДЖИ (CN)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах привода трехфазного вентильного реактивного электродвигателя. Техническим результатом является расширение диапазона подавления пульсаций крутящего момента вентильного реактивного электродвигателя. Предложен способ трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя. Первый набор пороговых значений (th1low, th1zero, и th1up) крутящего момента устанавливается в интервале [0°, θr/3] положений ротора. Второй набор пороговых значений (th2low, th2zero, и th2up) крутящего момента устанавливается в интервале [θr/3, θr/2] положений ротора. Питание подается на смежные фазу А и фазу В для возбуждения. Сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазу А, опережает сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазу В, на θr/3. Весь процесс коммутации от фазы А к фазе В разделен на два интервала. В интервале [0°, θ1] положений ротора фаза А использует второй набор пороговых значений (th2low,, th2zero, и th2up) крутящего момента, в то время как фаза В использует первый набор пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента. Критическое положение θ1 автоматически возникает в процессе коммутации, тем самым устраняя необходимость для дополнительных вычислений. Общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th2low, Te+th2up]. В интервале [θ1, θr/3] положений ротора фаза А продолжает использовать второй набор пороговых значений (th2low, th2zero, и th2up) крутящего момента фаза В продолжает использовать первый набор пороговых значений (th1low, th1zero, и th1up) крутящего момента, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1up]. Это подавляет пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя и обеспечивает высокую ценность для технического применения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя и в частности к системе привода трехфазного вентильного реактивного электродвигателя.

Уровень техники

Вентильный реактивный электродвигатель привлекает большое внимание благодаря простоте и прочности своей конструкции, низкой стоимости изготовления и превосходным рабочим характеристикам устройства регулирования скорости. Тем не менее, его особая конструкция с двумя типами выступающих полюсов и коммутационный тип режима возбуждения приводят к тому, что электромагнитный момент на выходе имеет большие пульсации, которые существенно ограничивают использование вентильного реактивного электродвигателя в его областях применения. По этой причине исследователи предложили различные способы для того, чтобы устранить пульсации крутящего момента и при этом обеспечить минимальный расход меди. Эти способы эффективны в определенном диапазоне скоростей. Тем не менее, когда скорость вращения высока, из-за ограниченного напряжения источника постоянного тока, способность системы контролировать и отслеживать ожидаемый ток, ожидаемое потокосцепление и ожидаемый крутящий момент ухудшается, и эффективное устранение пульсаций крутящего момента становится сложным. Более того, из-за ограничения максимального тока обмотки и вольтамперной характеристики (ВАХ) полупроводниковых приборов система вентильного реактивного электродвигателя имеет ограничение сверху по току, и в связи с ограничением по току, плавный крутящий момент вентильного реактивного электродвигателя на выходе может быть обеспечен только в ограниченном диапазоне. Таким образом, все устройства управления плавными крутящими моментами на выходе имеют определенный рабочий диапазон.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая проблема: задачей настоящего изобретения является устранение проблемы, известной из уровня техники, и обеспечение способа трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя.

Техническое решение: настоящее изобретение обеспечивает способ трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя, при этом способ включает в себя следующие этапы:

а. Установку первой группы пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента в интервале [0°, θr/3] положений ротора и второй группы пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента в интервале [θr/3, θr/2] положений ротора, при этом указанные шесть пороговых значений крутящего момента удовлетворяют следующим условиям:

в которых положение 0° ротора является положением с минимальной фазовой индуктивностью, положение θr ротора является угловым шагом, т.е. одним оборотом ротора, а θr/2 является половиной оборота ротора;

б. Установку возбужденного состояния SA в качестве возбужденного состояния питания фазы А, при этом возбужденное состояние SA=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А положительное, возбужденное состояние SA=0 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А равно нулю, а возбужденное состояние SA=-1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А отрицательное; установка возбужденного состояния SB в качестве возбужденного состояния питания фазы В, при этом возбужденное состояние SB=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В положительное, возбужденное состояние SB=0 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В равно нулю, а возбужденное состояние SB=-1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В отрицательное, а Тe - ожидаемый плавный общий крутящий момент.

в. Для смежных сигналов питания возбуждения фазы А и фазы В сигнал питания фазы А опережает на θr/3 сигнал питания фазы В. В этот момент фаза А выключена, фаза В включена, и трехуровневое подавление пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя осуществляется путем деления процесса коммутации от фазы А к фазе В на две части.

Процесс коммутации от фазы А к фазе В разделен на две части следующим образом:

(1) В интервале [0°, θ1] положений ротора фаза А использует вторую группу пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента, фаза В использует первую группу пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента, критическое положение θ1 автоматически возникает в процессе коммутации, так что не требуется дополнительных вычислений;

(1.1) цикл переключения фазы В начинается в положении ротора 0°, при этом устанавливается исходное значение возбужденного состояния SB=1, и ток и крутящий момент фазы В увеличиваются от 0; возбужденное состояние SA остается в первоначальном состоянии SA=1, а ток и крутящий момент фазы А увеличиваются. Общий крутящий момент увеличивается;

(1.2) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, то возбужденное состояние SA изменяется со значения 1 в значение -1, и крутящий момент фазы А уменьшается; фаза В сохраняет первоначальное состояние, а крутящий момент фазы В продолжает увеличиваться. Поскольку фазовый ток и скорость изменения индуктивности в фазе В в этот момент малы, то скорость увеличения крутящего момента фазы В меньше, чем скорость уменьшения крутящего момента фазы А, характер изменения общего крутящего момента определяется фазой А, и общий крутящий момент уменьшается;

(1.3) когда общий крутящий момент впервые уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполняются, возбужденные состояния SA и SB сохраняют первоначальные состояния, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(1.4) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2zero крутящего момента, в фазе А триггеруется (запускается) переход из возбужденного состояния SA=-1 в возбужденное состояние SA=0, и крутящий момент фазы А уменьшается, однако скорость уменьшения меньше, чем скорость уменьшения в возбужденном состоянии SA=-1; фаза В остается в первоначальном возбужденном состоянии, и крутящий момент продолжает увеличиваться. В этот момент при условии, что возбужденное состояние SA=0 и возбужденное состояние SB=1, скорость уменьшения крутящего момента фазы А больше, чем скорость увеличения крутящего момента фазы В, и общий крутящий момент уменьшается;

(1.5) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2low крутящего момента, выполняются условия для изменения состояния фазы А, состояние в фазе А переходит из возбужденного состояния SA=0 в возбужденное состояние SA=1, и крутящий момент фазы А увеличивается; фаза В остается в первоначальном состоянии и крутящий момент продолжает увеличиваться; общий крутящий момент увеличивается;

(1.6) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2zero крутящего момента и, в свою очередь, до значения Te+th1low, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполняются в обоих случаях, и общий крутящий момент продолжает увеличиваться;

(1.7) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, этапы (1.2)-(1.6) повторяются, и состояние в фазе В не триггеруется, не изменяется и сохраняет возбужденное состояние SB=1; возбужденное состояние в фазе А переключается между значениями 1, 0 и -1, и общий крутящий момент управляется в диапазоне [Te+th2low, Те+th2up], тем самым подавляя пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [0°, θ1] положения ротора;

(1.8) с увеличением положения ротора, скорость изменения индуктивности и ток в фазе В увеличиваются до определенного уровня. После того, как достигнуто определенное критическое положение, при возбужденном состоянии SA=0 и возбужденном состоянии SB=1 скорость уменьшения крутящего момента в фазе А меньше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В, и общий крутящий момент увеличивается;

(2) в интервале [θ1, θr/3] положений ротора, фаза А продолжает использовать вторую группу пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента, а фаза В продолжает использовать первую группу пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента;

(2.1) в положении θ1 ротора, общий крутящий момент достигает значения Te+th2up крутящего момента и состояние фазы А переключается в возбужденное состояние SA=-1; фаза В остается в возбужденном состоянии SB=1, и в этом положении скорость уменьшения крутящего момента в фазе А при возбуждении отрицательного напряжения питания больше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В при возбуждении положительного напряжения питания, так что общий крутящий момент уменьшается. Однако, эта ситуация изменяется впоследствии. Вслед за увеличением положения ротора, несмотря на то, что возбужденные состояния фазы А и фазы В остаются неизменными, скорость уменьшения крутящего момента в фазе А в возбужденном состоянии SA=-1 меньше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В в возбужденном состоянии SB=1, тем самым общий крутящий момент увеличивается;

(2.2) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает увеличиваться;

(2.3) когда общий крутящий момент достигает значения Te+th1zero крутящего момента, выполняются условия изменения состояния в фазе В, возбужденное состояние SB переходит в 0, и крутящий момент фазы В уменьшается; фаза А остается в исходном возбужденном состоянии SA=-1, и общий крутящий момент уменьшается;

(2.4) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2up крутящего момента, ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(2.5) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, выполняются условия изменения состояния в фазе В, возбужденное состояние SB переходит в 1 и крутящий момент фазы В увеличивается; фаза А остается в исходном возбужденном состоянии SA=-1 и общий крутящий момент увеличивается;

(2.6) этапы (2.2)-(2.5) повторяются, возбужденное состояние SA остается равным -1 и крутящий момент и ток фазы А продолжают уменьшаться; возбужденное состояние SB переключается между 0 и 1, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1zero], тем самым подавляя пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора;

(2.7) когда ротор находится в критическом положении, крутящий момент фазы В увеличивается в возбужденном состоянии SB=0, причем скорость увеличения больше, чем скорость уменьшения крутящего момента в фазе А в возбужденном состоянии SA=-1. В этот момент общий крутящий момент увеличивается;

(2.8) когда общий крутящий момент достигает значения Te+th1up крутящего момента, состояние фазы В триггеруется и изменяется, возбужденное состояние SB переходит из 0 в -1 и крутящий момент фазы В уменьшается; крутящий момент фазы А продолжает уменьшаться и общий крутящий момент уменьшается;

(2.9) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1zero крутящего момента и, в свою очередь, до значения Te+th2up, ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(2.10) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, возбужденное состояние SB триггеруется и изменяется на 1 и крутящий момент фазы В увеличивается; фаза А остается в исходном состоянии, крутящий момент фазы А продолжает уменьшаться, и общий крутящий момент увеличивается;

(2.11) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th1zero крутящего момента, возбужденное состояние SB триггеруется и изменяется на 0, а возбужденное состояние SA остается равным -1. Ситуация в этот момент такая же, как на этапе (2.7). Этапы (2.7)~(2.11) повторяются, возбужденное состояние SA остается равным -1, возбужденное состояние SB переключается между значениями -1, 0 и 1, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1up], тем самым подавляя пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора;

(2.12) когда ротор находится в критическом положении, и крутящий момент фазы В находится в возбужденном состоянии SB=0, а возбужденное состояние SA=-1, общий крутящий момент более не увеличивается, а, наоборот, уменьшается. Этапы (2.2)-(2.5) повторяются с этого момента, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1zero], тем самым подавляя пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора.

Положительный эффект

Благодаря применению упомянутого выше технического решения, путем установки двух групп пороговых значений крутящего момента и смежных возбужденных состояний фазы А и фазы В настоящее изобретение обеспечивает переключение между тремя возбужденным состояниями в фазе А и фазе В, в которых возбуждающее напряжение питания является положительным, нулевым и отрицательным соответственно, управляет общим крутящим моментом в интервале между двумя группами пороговых значений крутящего момента, подавляет пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя и осуществляет плавное управление прямым и переходным крутящим моментом трехфазного вентильного реактивного электродвигателя. Характеристики формы сигнала возбуждающего напряжения, подаваемого на обмотки электродвигателя, и формы сигнала ожидаемого напряжения совпадают. Действующее значение тока фазы полностью идентично ожидаемому значению тока фазы, так что вентильный реактивный электродвигатель выдает плавный крутящий момент в максимальном диапазоне. Настоящее изобретение имеет высокую универсальность, желаемый практический эффект и широкие перспективы применения, а также применимо к различным типам систем привода трехфазных вентильных реактивных электродвигателей различных конструкций.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 представлена схематичная диаграмма установки трехуровневых пороговых значений крутящего момента вентильного реактивного электродвигателя, обеспечиваемого настоящим изобретением.

На ФИГ. 2(a) представлена схематичная диаграмма переключения возбужденного состояния фазы В питания вентильного реактивного электродвигателя, обеспечиваемого настоящим изобретением.

На ФИГ. 2(б) представлена схематичная диаграмма переключения возбужденного состояния фазы А питания вентильного реактивного электродвигателя, обеспечиваемого настоящим изобретением.

На ФИГ. 3 представлена форма колебаний крутящего момента вентильного реактивного электродвигателя, обеспечиваемого настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение описано ниже посредством представленных примеров со ссылками на сопутствующие графические материалы:

Согласно ФИГ. 1 для одного трехфазного вентильного реактивного электродвигателя осуществляют следующие подробные этапы:

А) Установка первой группы пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента в интервале [0°, θr/3] положений ротора и второй группы пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента в интервале [θr/3, θr/2] положений ротора, при этом указанные шесть пороговых значений крутящего момента удовлетворяют следующим условиям:

в которых положение 0° ротора является положением с минимальной фазовой индуктивностью, положение θr ротора является угловым шагом, т.е. одним оборотом ротора, а θr/2 является половиной оборота ротора;

б) На Фиг. 2 (а, б) показана установка возбужденного состояния SA в качестве возбужденного состояния питания фазы А, при этом возбужденное состояние SA=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А положительное, возбужденное состояние SA=0 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А равно нулю, а возбужденное состояние SA=-1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А отрицательное; установка возбужденного состояния SB в качестве возбужденного состояния питания фазы В, при этом возбужденное состояние SB=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В положительное, возбужденное состояние SB=0 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В равно нулю, а возбужденное состояние SB=-1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В отрицательное, а Те - ожидаемый плавный крутящий момент.

В) Для смежных сигналов питания возбуждения фазы А и фазы В сигнал питания фазы А опережает на θr/3 сигнал питания фазы В. В этот момент фаза А выключена, фаза В включена, и трехуровневое подавление пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя осуществляется путем деления процесса коммутации от фазы А к фазе В на две части, как показано на Фиг. 1.

Процесс коммутации от фазы А к фазе В разделен на две части следующим образом:

(1) В интервале положений [0°, θ1] ротора фаза А использует вторую группу пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента, фаза В использует первую группу пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента, при этом критическое положение θ1 автоматически возникает в процессе коммутации, так что не требуется дополнительных вычислений;

(1.1) цикл переключения фазы В начинается в положении 0° ротора, при этом устанавливается исходное значение возбужденного состояния SB=1, и ток и крутящий момент фазы В увеличиваются от 0; возбужденное состояние SA остается в первоначальном состоянии SA=1, а ток и крутящий момент фазы А увеличиваются, общий крутящий момент увеличивается;

(1.2) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, то возбужденное состояние SA переводится из значения 1 в значение -1, и крутящий момент фазы А уменьшается; фаза В остается в первоначальном состоянии, а крутящий момент фазы В продолжает увеличиваться; поскольку фазовый ток и скорость изменения индуктивности в фазе В в этот момент малы, то скорость увеличения крутящего момента фазы В меньше, чем скорость уменьшения крутящего момента фазы А, характер изменения общего крутящего момента определяется фазой А, и общий крутящий момент уменьшается;

(1.3) когда общий крутящий момент впервые уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполняются, возбужденные состояния SA и SB сохраняют первоначальные состояния, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(1.4) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2zero крутящего момента, триггеруется переход состояния фазы А из возбужденного состояния SA=-1 в возбужденное состояние SA=0, и крутящий момент фазы А уменьшается, однако скорость уменьшения меньше, чем скорость уменьшения в возбужденном состоянии SA=-1; фаза В остается в первоначальном возбужденном состоянии и крутящий момент продолжает увеличиваться. В этот момент, при условии, что возбужденное состояние SA=0 и возбужденное состояние SB=1, скорость уменьшения крутящего момента фазы А больше чем скорость увеличения крутящего момента фазы В, и общий крутящий момент уменьшается;

(1.5) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2low крутящего момента, выполняются условия для изменения состояния в фазе А, состояние в фазе А переходит из возбужденного состояния SA=0 в возбужденное состояние SA=1, и крутящий момент фазы А увеличивается; фаза В остается в первоначальном состоянии, и крутящий момент продолжает увеличиваться; общий крутящий момент увеличивается;

(1.6) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2zero крутящего момента и, в свою очередь, до Te+th1low, условия изменения состояния в фазе А и фазе В не выполняются в обоих случаях, и общий крутящий момент продолжает увеличиваться;

(1.7) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, этапы (1.2)~(1.6) повторяются, и состояние в фазе В не триггеруется, не изменяется и остается возбужденным состоянием SB=1; возбужденное состояние в фазе А переключается между значениями 1, 0 и -1, и общий крутящий момент управляется в диапазоне [Te+th2low, Te+th2up], тем самым подавляя пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [0°, θ1] положения ротора;

(1.8) с увеличением положения ротора, скорость изменения индуктивности и ток в фазе В увеличиваются до определенного уровня. После того, как достигнуто определенное критическое положение, когда возбужденное состояние SA=0 и возбужденное состояние SB=1, скорость уменьшения крутящего момента в фазе А меньше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В и общий крутящий момент увеличивается.

(2) В интервале [θ1, θr/3] положений ротора фаза А продолжает использовать вторую группу пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента, а фаза В продолжает использовать первую группу пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента;

(2.1) В положении θ1 ротора общий крутящий момент достигает значения Te+th2up крутящего момента и состояние в фазе А переключается в возбужденное состояние SA=-1; фаза В остается в возбужденном состоянии SB=1, и в этом положении скорость уменьшения крутящего момента в фазе А при возбуждении отрицательного напряжения питания больше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В при возбуждении положительного напряжения питания, так что общий крутящий момент уменьшается. Однако, эта ситуация изменяется в дальнейшем. Следуя за увеличением положения ротора, несмотря на то, что возбужденные состояния фазы А и фазы В остаются неизменными, скорость уменьшения крутящего момента в фазе А в возбужденном состоянии SA=-1 меньше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В в возбужденном состоянии SB=1, тем самым общий крутящий момент увеличивается;

(2.2) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает увеличиваться;

(2.3) когда общий крутящий момент достигает значения Te+th1zero крутящего момента, выполняются условия изменения состояния в фазе В и возбужденное состояние SB переходит в 0 и крутящий момент фазы В уменьшается; фаза А остается в исходном возбужденном состоянии SA=-1 и общий крутящий момент уменьшается;

(2.4) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2up крутящего момента, ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(2.5) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, выполняются условия изменения состояния в фазе В и возбужденное состояние SB переходит в 1 и крутящий момент фазы В увеличивается; фаза А остается в исходном возбужденном состоянии SA=-1 и общий крутящий момент увеличивается.

(2.6) Этапы (2.2)~(2.5) повторяются, возбужденное состояние SA остается равным -1 и крутящий момент и ток фазы А продолжают уменьшаться; возбужденное состояние SB переключается между 0 и 1, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low,, Te+th1zero], тем самым подавляя пульсации трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора;

(2.7) когда ротор находится в критическом положении, крутящий момент фазы В увеличивается в возбужденном состоянии SB=0, и скорость увеличения больше, чем скорость уменьшения крутящего момента в фазе А в возбужденном состоянии SA=-1. В этот момент общий крутящий момент увеличивается;

(2.8) кгда общий крутящий момент достигает значения Te+th1up крутящего момента, состояние фазы В триггеруется и изменяется, возбужденное состояние SB переходит из 0 в -1, и крутящий момент фазы В уменьшается; крутящий момент фазы А продолжает уменьшаться, и общий крутящий момент уменьшается;

(2.9) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1zero крутящего момента и, в свою очередь, до значения Te+th2up ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(2.10) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, возбужденное состояние SB триггеруется и изменяется на 1 и крутящий момент фазы В увеличивается; фаза А остается в исходном состоянии, крутящий момент фазы А продолжает уменьшаться и общий крутящий момент увеличивается;

(2.11) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th1zero крутящего момента, возбужденное состояние SB триггеруется и изменяется на 0, а возбужденное состояние SA остается равным -1. Ситуация в этот момент такая же, как на этапе (2.7). Этапы (2.7)~(2.11) повторяются, возбужденное состояние SA остается равным -1, возбужденное состояние SB переключается между значениями -1, 0 и 1, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1up], тем самым подавляя пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора;

(2.12) когда ротор находится в критическом положении и крутящий момент фазы В в возбужденном состоянии SB=0, а возбужденное состояние SA=-1, общий крутящий момент более не увеличивается, а, наоборот, уменьшается. (2.2)~(2.5) повторяются с этого момента и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1zero], тем самым подавляя пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора.

Для смежных сигналов питания возбуждения фазы В и фазы С, когда сигнал питания фазы В опережает на θr/3 сигнал питания фазы С, установка пороговых значений крутящего момента, процесс коммутации, и способы переключения и перехода возбужденных состояний фазы В и фазы С аналогичны предыдущему случаю.

Для смежных сигналов питания возбуждения фазы С и фазы А, когда сигнал питания фазы С опережает на θr/3 сигнал питания фазы А, установка пороговых значений крутящего момента, процесс коммутации и способы переключения и перехода возбужденных состояний фазы С и фазы А аналогичны предыдущему случаю.

Экспериментально измеренный сигнал крутящего момента вентильного реактивного электродвигателя представлен на ФИГ. 3.

1. Способ трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя, включающий в себя:

а) установку первой группы пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента в интервале [0°, θr/3] положений ротора и второй группы пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента в интервале [θr/3, θr/2] положений ротора, при этом указанные шесть пороговых значений крутящего момента удовлетворяют следующим условиям:

причем положение 0° ротора является положением с минимальной фазовой индуктивностью, положение θr ротора является угловым шагом, т.е. одним оборотом ротора, а θr/2 является половиной оборота ротора;

б) установку возбужденного состояния SA в качестве возбужденного состояния питания фазы А, при этом возбужденное состояние SA=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А положительное, возбужденное состояние SA=0 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А равно нулю, а возбужденное состояние SA=-1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А отрицательное; установку возбужденного состояния SB в качестве возбужденного состояния питания фазы В, при этом возбужденное состояние SB=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В положительное, возбужденное состояние SB=0 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В равно нулю, а возбужденное состояние SB=-1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В отрицательное, а ожидаемый плавный общий крутящий момент равен Те;

в) для смежных сигналов возбуждения питания фазы А и фазы В сигнал возбуждения питания фазы А опережает на θr/3 сигнал возбуждения питания фазы В; в этот момент фаза А выключена, фаза В включена, и трехуровневое подавление пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя осуществляется путем деления процесса коммутации от фазы А к фазе В на две части.

2. Способ трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя по п. 1, в котором процесс коммутации от фазы А к фазе В разделен на две части:

(1) в интервале [0°, θ1] положений ротора фаза А использует вторую группу пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента, фаза В использует первую группу пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента, критическое положение θ1 автоматически возникает в процессе коммутации, так что не требуется дополнительных вычислений;

(1.1) цикл переключения фазы В начинается в положении 0° ротора, при этом устанавливается исходное значение возбужденного состояния SB=1, и ток и крутящий момент фазы В увеличиваются от 0; возбужденное состояние SA остается в первоначальном состоянии SA=1, а ток и крутящий момент фазы А увеличиваются, и общий крутящий момент увеличивается;

(1.2) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, то возбужденное состояние SA изменяется со значения 1 в значение -1, и крутящий момент фазы А уменьшается; фаза В сохраняет первоначальное состояние, а крутящий момент фазы В продолжает увеличиваться; поскольку фазовый ток и скорость изменения индуктивности в фазе В в этот момент малы, то скорость увеличения крутящего момента фазы В меньше, чем скорость уменьшения крутящего момента фазы А, характер изменения общего крутящего момента определяется фазой А, и общий крутящий момент уменьшается;

(1.3) когда общий крутящий момент впервые уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполняются, возбужденные состояния SA и SB сохраняют первоначальные состояния, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(1.4) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2zero крутящего момента, триггеруется переход состояния фазы А из возбужденного состояния SA=-1 в возбужденное состояние SA=0, и крутящий момент фазы А уменьшается, однако скорость уменьшения меньше, чем скорость уменьшения в возбужденном состоянии SA=-1; фаза В остается в первоначальном возбужденном состоянии, и крутящий момент продолжает увеличиваться; в этот момент при условии, что возбужденное состояние SA=0 и возбужденное состояние SB=1, скорость уменьшения крутящего момента фазы А больше, чем скорость увеличения крутящего момента фазы В, и общий крутящий момент уменьшается;

(1.5) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2low крутящего момента, выполняются условия для изменения состояния фазы А, состояние фазы А переходит из возбужденного состояния SA=0 в возбужденное состояние SA=1, и крутящий момент фазы А увеличивается; фаза В остается в первоначальном состоянии, и крутящий момент продолжает увеличиваться; общий крутящий момент увеличивается;

(1.6) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2zero крутящего момента и, в свою очередь, до значения Te+th1low, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполняются в обоих случаях, и общий крутящий момент продолжает увеличиваться;

(1.7) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, этапы (1.2)-(1.6) повторяются и состояние фазы В не триггеруется, не изменяется и сохраняет возбужденное состояние SB=1; возбужденное состояние фазы А переключается между значениями 1, 0 и -1, и общий крутящий момент управляется в диапазоне [Te+th2low, Te+th2up], тем самым подавляют пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [0°, θ1] положения ротора;

(1.8) с увеличением положения ротора скорость изменения индуктивности и ток в фазе В увеличиваются до определенного уровня; после того, как достигнуто определенное критическое положение, при возбужденном состоянии SA=0 и возбужденном состоянии SB=1 скорость уменьшения крутящего момента в фазе А меньше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В, и общий крутящий момент увеличивается;

(2) в интервале [θ1, θr/3] положений ротора фаза А продолжает использовать вторую группу пороговых значений (th2low, th2zero, th2up) крутящего момента, а фаза В продолжает использовать первую группу пороговых значений (th1low, th1zero, th1up) крутящего момента;

(2.1) в положении θ1 ротора общий крутящий момент достигает значения Те+th2up крутящего момента и состояние фазы А переключается в возбужденное состояние SA=-1; фаза В остается в возбужденном состоянии SB=1, и в этом положении скорость уменьшения крутящего момента в фазе А при возбуждении отрицательного напряжения питания больше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В при возбуждении положительного напряжения питания, так что общий крутящий момент уменьшается; однако эта ситуация впоследствии изменяется; вслед за увеличением положения ротора, несмотря на то, что возбужденные состояния фазы А и фазы В остаются неизменными, скорость уменьшения крутящего момента в фазе А в возбужденном состоянии SA=-1 меньше, чем скорость увеличения крутящего момента в фазе В в возбужденном состоянии SB=1, тем самым общий крутящий момент увеличивается;

(2.2) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th2up крутящего момента, ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает увеличиваться;

(2.3) когда общий крутящий момент достигает значения Te+th1zero крутящего момента, выполняются условия изменения состояния в фазе В, и возбужденное состояние SB переходит в 0, и крутящий момент фазы В уменьшается; фаза А остается в исходном возбужденном состоянии SA=-1, и общий крутящий момент уменьшается;

(2.4) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th2up крутящего момента, ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(2.5) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, выполняются условия изменения состояния в фазе В, и возбужденное состояние SB переходит в 1, и крутящий момент фазы В увеличивается; фаза А остается в исходном возбужденном состоянии SA=-1, и общий крутящий момент увеличивается;

(2.6) этапы (2.2)-(2.5) повторяют, возбужденное состояние SA остается равным -1, и крутящий момент и ток фазы А продолжают уменьшаться; возбужденное состояние SB переключается между 0 и 1, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1zero], тем самым подавляют пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора;

(2.7) когда ротор находится в критическом положении, крутящий момент фазы В увеличивается в возбужденном состоянии SB=0, причем скорость увеличения больше, чем скорость уменьшения крутящего момента в фазе А в возбужденном состоянии SA=-1, и в этот момент общий крутящий момент увеличивается;

(2.8) когда общий крутящий момент достигает значения Te+th1up крутящего момента, состояние фазы В триггеруется и изменяется, возбужденное состояние SB переходит из 0 в -1 и крутящий момент фазы В уменьшается; крутящий момент фазы А продолжает уменьшаться, и общий крутящий момент уменьшается;

(2.9) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1zero крутящего момента и, в свою очередь, до значения Te+th2up, ни возбужденное состояние SA, ни возбужденное состояние SB не триггеруются и не изменяются, и общий крутящий момент продолжает уменьшаться;

(2.10) когда общий крутящий момент уменьшается до значения Te+th1low крутящего момента, возбужденное состояние SB триггеруется и изменяется на 1, и крутящий момент фазы В увеличивается; фаза А остается в исходном состоянии, крутящий момент фазы А продолжает уменьшаться, и общий крутящий момент увеличивается;

(2.11) когда общий крутящий момент увеличивается до значения Te+th1zero крутящего момента, возбужденное состояние SB триггеруется и изменяется на 0, а возбужденное состояние SA остается равным -1; при этом ситуация в этот момент такая же, как на этапе (2.7); этапы (2.7)-(2.11) повторяют, возбужденное состояние SA остается равным -1, возбужденное состояние SB переключается между значениями -1, 0 и 1, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1up], тем самым подавляют пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора;

(2.12) когда ротор находится в критическом положении и крутящий момент фазы В находится в возбужденном состоянии SB=0, а возбужденное состояние SA=-1, общий крутящий момент более не увеличивается, а, наоборот, уменьшается, с этого момента этапы (2.2)-(2.5) повторяют, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1zero], тем самым подавляют пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ1, θr/3] положения ротора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах вентильного реактивного электродвигателя с множеством фаз и множеством топологических структур.

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.

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

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.

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.

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).

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).

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

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

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

Изобретение относится к управлению тяговой системой транспортных средств. Система регулирования тягового усилия для нескольких электросекций содержит модуль подачи питания, инверторные/четырехквадратные модули, модуль ввода/вывода, сетевой модуль и модуль устранения ошибок.

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.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах вентильного реактивного электродвигателя с множеством фаз и множеством топологических структур.

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.

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.

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

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

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.

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.

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.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах управления, реализующих прямое управление током в мостовых преобразователях частоты. Техническим результатом является повышение качества формирования фазных токов за счет увеличения степени согласованности работы устройства и упрощение. Система управления преобразователем частоты с прямым управлением током, представляющим собой m-фазный мост, содержит m плечей, составленных из полупроводниковых ключей и обратных диодов, и m выходов для подключения m-фазной нагрузки, соединенной в звезду; датчики фазных токов нагрузки, формирователь заданных токов, сумматоры, каждый из которых имеет первый и второй входы и выход и реализует формулу , где , и Uвых - напряжения, соответствующие сигналам на первом и втором входах и выходе соответственно. На первый вход каждого сумматора подается сигнал мгновенного значения тока соответствующей фазы, ко второму входу каждого сумматора подключен выход формирователя заданного тока соответствующей фазы. Система управления содержит m гистерезисных переключателей, каждый из которых имеет один вход и два выхода; вход каждого из m-1 гистерезисного переключателя подключен к выходу соответствующего сумматора, а выходы связаны через согласующие устройства с соответствующими входами управления полупроводниковых ключей. Величина гистерезиса каждого из гистерезисных переключателей определяет ширину «токового коридора» соответствующего фазного тока, при этом число сумматоров и каналов формирователя заданных токов равно m-1. Система управления содержит дополнительный сумматор, имеющий m-1 входов и выход. Каждый из m-1 входов дополнительного сумматора подключен к выходу одного из m-1 сумматоров, а выход - ко входу га-го гистерезисного переключателя. Дополнительный сумматор реализует формулу .Каждый из гистерезисных переключателей может иметь дополнительный вход регулировки ширины петли гистерезиса, на которые подается сигнал с регулируемым уровнем, что обеспечивает регулируемую ширину «токового коридора». 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах привода трехфазного вентильного реактивного электродвигателя. Техническим результатом является расширение диапазона подавления пульсаций крутящего момента вентильного реактивного электродвигателя. Предложен способ трехуровневого подавления пульсаций крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя. Первый набор пороговых значений крутящего момента устанавливается в интервале [0°, θr3] положений ротора. Второй набор пороговых значений крутящего момента устанавливается в интервале [θr3, θr2] положений ротора. Питание подается на смежные фазу А и фазу В для возбуждения. Сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазу А, опережает сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазу В, на θr3. Весь процесс коммутации от фазы А к фазе В разделен на два интервала. В интервале [0°, θ1] положений ротора фаза А использует второй набор пороговых значений крутящего момента, в то время как фаза В использует первый набор пороговых значений крутящего момента. Критическое положение θ1 автоматически возникает в процессе коммутации, тем самым устраняя необходимость для дополнительных вычислений. Общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th2low, Te+th2up]. В интервале [θ1, θr3] положений ротора фаза А продолжает использовать второй набор пороговых значений крутящего момента фаза В продолжает использовать первый набор пороговых значений крутящего момента, и общий крутящий момент управляется в интервале [Te+th1low, Te+th1up]. Это подавляет пульсации крутящего момента трехфазного вентильного реактивного электродвигателя и обеспечивает высокую ценность для технического применения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх