Способ управления вентильным двигателем

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1"1 270053

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 28.02.66 (21) 1057975/24-7 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень Ме 6

Дата опубликования описания 02.02.77 (51) М. Кл з Н 02М 5/16

H 02М 5/04

Н 02Р 5/46

Н 02р

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДЕ. 621.314.27-83 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ь. К, Баранов и Б. А. Стромин

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЪНЪ|М ДВИГАТЕЛЕМ

Известен способ управления вентильным двигателем, содержащим синхронную машину и преобразователь частоты и числа фаз с неявно выраженным звеном постоянного тока, путем подачи импульсов управления на вентили, работающие в инверторном режиме синфазно изменению э. д. с. двигателя.

Этот способ обеспечивает невысокий к. и. д. и низку1о перегрузочную способность двигателя.

Основными отличительными особенностями предлагаемого способа является то, что для повышения к. п. д. и перегрузочной способности двигателя импульсы управления инверторным режимом вырабатывают путем сравнения сигналов, пропорциональных интегралу э. д. с. двигателя, с сигналами, пропорциональными амплитудному значению тока указанного звена.

На фиг. 1 показана принципиальная схема преобразователя частоты и числа фаз; на фиг. 2 — эквивалентная схема преобразователя; на фиг, 3 — эпюры токов и напряжений; на фиг. 4 — принципиальная схема датчика э. д. с. двигателя; на фиг. 5 — принципиальная схема датчика тока звена постоянного тока; на фиг. 6 — принципиальная схема устройства управления вентилями.

При описываемом способе независимо от параметров режима работы вентильного двигателя автоматически поддерживаются заданные условия коммутяц1ш тока в инверторном режи»e работы вентилей 1. В частности, можно поддерживать постоянный угол опережения зажигания j5 в диапазоне изменения тока син«роцной машины 1 от 0 до некоторого заданного значения и постоянного угля погасапия б — в диапазоне изменения тока машины 2 от заданного значения до значе10 ння, ограничиваемого с помощью автоматической токовой отсечки, которая воздействует

I1a вентили 1, работающие в выпрямптельном режиме.

Поясним сущность предложения па приме15 ре элементарного однофазного инвертора, схема которого показана на фиг. 2, где Il u

Ll источник э. д. с. и ш1дуктпвность цепи переменного тока; I и L — источник э. д. с. и индуктивность цепи постоянного тока; 3, 4, 20 б, 6 — идеальные управляемые вентили.

На фиг. 3 представлены графш и величин, «арактерпзующп«работу инвер1оря по с«еме

1 фиг. 2: /1; i„,, I,dt — ток короткого

25 замыкания цепи 7 переменного гокз1; !е гок цепи 8 постоянного тока.

Допустим, что /1 = 1 я,„„, ll = Е„, sin

1„, „, совы/, а выпрямленный ток зв имеет пульсирующий характер. Поставим сле270053

3 дующую задачу: в какой момент времени при указанных выше условиях должны подаваться сигналы управления на вентили 3 — 6 инвертора, чтобы угол погасания о О.

Обозначим максимальное значение тока

4 — I,„. Проведем на графике i,,, на расстоянии 1,„, от экстремумов кривой ., две линии параллельно оси времени. Очевидно, что точки пересечения линий 1 „„ с кривой и будут являться ответом на поставленную выше задачу. Точки, в которых должны вырабатываться сигналы, на фиг. 3 выделены кружочками. Остальные точки пересечений должны быть отброшены с помощью какоголибо логического устройства.

При желании иметь угол погасания б i,,„, линии I „, следует провести не на расстоянии I ч„от экстремумов кривой i,;,, а на расстоянии I + Ы „, „, . Легко проследить, что при последнем условии угол погасания будет б.=Таким образом, чтобы осуществить такое управление, необходимо располагать, величинами, пропорциональными i„, и, а также величинами, пропорциональными их экстремальным значениям.

Величина, пропорциональная i может быть получена с помощью узла, схема которого показана на фиг. 4. Первичная обмотка 9 трансформатора 10 включена на источник э. д. с. l> (или источник напряжения), Вторичная обмотка 11 нагружена на цепь, содержащую большую индуктивность L и небольшое сопротивление.

Очевидно, что на этом сопротивлении будет выделяться сигнал, пропорциональный к.з. =

Величина, пропорциональная 1>в1, может быть получена с помощью узла, схема которого показана па фиг. 5. Опа включает сопротивление 12 измерительного шунта (трансформатора тока), разделительный вентиль 13, зарядную емкость 14, разрядное сопротивление 15. Очегидно, что сигнал на выходе этого узла прп определенных парамечрах элементов схемы будет пропорционален 1„„ = U .

Таким же образом может быть получен сигнал, пропорциональный 1„, „, Чтобы выработать сигналы управления, полученные сигналы, пропорциональные 4., 1 „,,„,, 1,„,, необходимо сравнить друг с друтом в определенной последовательности, вытекающей из предыдущего описания.

Индуктивность машины 2 независимо от частоты практически сохраняется постоянной, Это позволяет распространить па него и работающий в совокупности с ним преобразователь сделанные выше выводы. При большем числе фаз принципиальных отличий в рассмотренные выше узлы не вносится.

1-1а фпг. 6 для примера приведена схема узла управления вентильным двигателем, построенная по предлагаемому способу. Допу5

10 !

4 >

4 стим, что вентильный двигатель выполнен по схеме фиг. 1.

Трехфазное линейное напряжение двигателя подается на первичные обмотки 16 трансформатора 17. Вторичные обмотки 18 трансформатора 17 образуют три цепи, содержащие индуктивности 19 и сопротивления. Причем величина этих сопротивлений Rм . roL„, где L — величина индуктивности 19. Параллельно сопротивлениям включены первичные обмотки трансформаторов 20, 21, 22 (в принципе это может быть один трехфазный трансформатор). Сигналы вторичных обмоток 23 указанных трансформаторов 20 — 22 с помощью вентилей 24 выделяются на сопротивлениях 25 и 26. Причем на сопротивлении 25 выделяется сигнал, пропорциональный амплитудным значениям сигналов вторичны.; обмоток трансформаторов (току короткого замыкания двигателя), а на сопро1ивлении 26— сигнал, пропорциональный заданному току звена 27 постоянного тока (фиг. 1) (он опре деляет постоянную величину угла опережения). На сопротивление 26 подается также сигнал, пропорциональный току звена 27.

Легко проследить, что на сопротивлении 26 выделяется наибольший из двух поступающих на него сигналов (один — заданный, постоянный, другой — переменный) .

В моменты, когда напряжение обмотки 23 превышает разность выделяемых на сопротивлениях 25 и 26 напряжений, положительный потенциал проходит на базу одного из триодов 28 триггера 29 и закрывает его, что вызывает открытие второго триода 30. В следующий полупериод положительный сигнал обмотки 23 запирает второй триод 30, что вызывает открытие первого триода 28.

Моменты открытия и запирапия триодов

28, 30 являются сигналами для подачи импульсов управления на соответствующие вентили 1 преобразователя с необходимым опере>кением зажигания, которое обусловлено выбранными пропорциями сравниваемых между собой величин.

Формула изобретения

Способ управления вентильным двигателем, содер>кащим синхронную машину, преобразователь частоты и числа фаз с неявно выраженным звеном постоянного тока, путем подачи импульсов управления на вентили, работающие в инверторном режиме синфазно изменению э. д, с. двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д. и перегрузочной способности двигателя, импульсы управления инверторным режимом вырабатывают путем сравнения сигналов, пропорциональных интегралу э. д. с. двигателя, с сигналами, пропорциональными амплитудному значению тока указанного звена.

270053 ри8. с

Составитель Л. Борисова

Текред Т. Курилко Корректор Т. Добровольская

Редактор T. Морозова

Заказ 4908

ЦНИИПИ

1ОТ, Загорский филиал

Изд. № 1193 Тира?к 882 11одписное

Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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