Способ управления бесконтактным двигателем постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

*, 4

, г

К АВТОИ:КОМУ СВ ИЗЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 210380 (21) 2896440/24-07 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 23.12.81.Бюллетень N9 47

Дата опубликования описания 2312.81 (51)М. Кл З

Н 02 К 29/02

Государственный комитет

СССР

IIo делам изобретений н открытий (53) УДК62-83 з 621.

313.392 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю.И. Конев, Е.В. Машуков, О.С. Овсянников, Ю.Н. Розно и A.È. Юрченко инстйтут Ы:-,:.; л о" ф (7i) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный им. Серго Орджоникидзе (54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ EECKOHTAKTHblM

ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится.к электротехнике и может быть использовано

:для управления бесконтактными электродвигателями постоянного тока и двигателями постоянного тока.

Известен способ управления бесконтактными двигателем постоянного тока путем широтно-импульсного формирования напряжения в обмотке электродвигателя постоянного тока посредством периодического,подключения электродвигателя к мойофазному регулятору, причем подключение электродвигателя к каждой фазе регулятора происходит на определенный временной интервал, максимальная относительная продолжительность которого равна 1/m, где

m — число фаз многофазного регулятора (1) .

К недостаткам такого способа. управления можно отнести то, что при снижении частоты вращения до определенного значения невозможно обеспечить безразрывный ток и соответственно требуемую энергетику и перегрузочную способность двигателя при заданной частоте подключений.

Наиболее близким по технической сущности к,предлагаемому является способ управления бесконтахтным двигателем постоянного тока, при котором задают интервал коммутации ключей коммутатора по сигналам датчика положения ротора и периодически на интервале коммутации подключают двигатель к сети с частотой f„ íà время

-и отключают от сети на время t„, причем t +Ф ==Т, и изменяют отно1

tn н шение — =К в соответствии с требуеТ 3 мам моментом вращения (2) .

Недостатком такого способа управ15 ления является наличие значительных по мощности радиопомех в сети вследствие больших пульсаций потребляемого от сети разрывного тока. Для устранения этого недостатка необходим

20 входной фильтр, значительно увеличивающий массу н габариты устройства.

Кроме того, недостатком является также большая амплитуда пульсаций тока в секциях обмотки якоря и в элементах коммутации, вследствие чего снижается выходная мощность и динамический диапазон регулирования привода при заданной частоте ШИМ, а при ее повышении увеличиваются динамические

30 .потери в элементах коммутации, что

892593

45

55 б0

65 также приводит к снижению выходной ! мощности. Это особенно сильно проявляется для электрических машин с малой электромагнитной постоянной времени якоря, что характерно для высокоэффективных электрических машин с большой кратностью пускового тока.

Цель изобретения — повышение удельных энергетических показателей при одновременном снижении уровня радиопомех в сети и расширении динамического диапазона регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления бесконтактным двигателем постоянного тока формируют дополнительно N-1 последовательностей импульсов той же частоты й„, с тем же коэффициентом заполнения К = /Т, сдвигают каждую последовательность импульсов относиТ тельно предыдущей на время — и осуN ществляют подключение и отключение двигателя к сети в соответствии с длительностью импульсов каждой последовательности, где N — количество серий импульсов в последовательности, а Т вЂ” период следования импульсов в серии каждой последовательности.

На чертеже представлены. временные диаграммы токов (i -1 ) шести (для

Л примера) сформированных серий импульсов, суммарных токов i в фазе обмотки якоря и потребляемого от сети тока 1 (заштрихованные части диагс рамм) .

Каждая из шести (N = б) серии импульсов характеризуется периодом Т следования импульсов в серии, одинаковым для всех серий. Начало каждого импульса одной серии сдвинуто относительно аналогично ему импульса предыдущей и последующей серии на интервал, равный Т/N так, что ток сдвинут относительно тока 1 на интервал 1Т/N ток з относительно тока i< на интервал 2Т/N, ток i> — на интервал 3T/М и т.д. Коэффициент заполнения К = п/Т (в общем случае может быть разным в разных сериях) является управляемой величиной.

Способ управления позволяет при реализации одновременно снизить габариты и массу устройства при заданной выходной мощности, а также уровень радиопомех в сети, расширить динамический диапазон привода, и использовать более низкочастотные полупроводниковые приборы.

Снижение габаритов и массы устройства объясняется тем, что снижается амплитуда пульсаций тока в устройстве управления и в фазах электрической машины пропорционально количеству серий. Уменьшение пульсации тока на частоте широтно-импульсной модуляции снижает тепловые потери в устройстве и позволяет за счет этого увеличить основную гармоническую со5

36

50 ставляющую тока, т. е. увеличить вра1 щающий момент.

Уменьшение уровня помех в сети обеспечивается переходом от разрывного потребляемого из сети тока к безразрядному, уменьшением амплитуды его пульсации и увеличением частоты пульсации, что пропорционально снижает массу и габариты входных фильтров.

Расширение динамического диапазона привода объясняется следующим.

Обычно диапазон регулирования скорости вращения при широтно-импульсном регулировании ограничивается невозможностью получения низких скоростей вращения и низких моментов. Это явление особенно сильно проявляется в приводе с токоограничением, т. е. на искусственной механической характеристике, и связано с тем, что для двигателей с высокой кратностью тока при снижении скорости вращения, и, следовательно, противоЭДС вращения, резко увеличивается ток, что может вывести из строя регулятор и машину.

Для исключения этого необходимо уменьшить коэффициент заполнения широтно-импульсной модуляции, что вызывает, однако, резкое увеличение действующего значения тока при заданном среднем и увеличение динамических потерь в полупроводниковых элементах.

Дальнейшее снижение коэффициента заполнения и снижения скорости вращения с одной стороны, ограничено превышением тепловых потерь от пульсаций тока в якоре двигателя над номинальным, с другой — ограниченными частотными свойствами полупроводниковых элементов.

Применение предложенного способа управления позволяет при заданной частоте широтно-импульсной модуляции получить эквивалентную частоту, определяющую пульсации тока в двигателе в М раз выше, т.е. расширить динамический диапазон и снизить частотные требования к полупроводниковым элементам. Кроме того, использование этого способа регулирования особенно эффективно для беспазовых машин с индуктором на основе редкоземельных магнитов, имеющих наиболее высокие удельные энергетические пока, затели, но обладающие низкой электрической постоянной времени якоря.

Формула изобретения

Способ управления бесконтактным двигателем постоянного тока, при котором задают интервал коммутации ключей коммутатора по сигналам датчика положения ротора и периодически на интервале коммутации подключают двигатель к сети с частотой f на время и отключают от сети на время

И

1 причем t +t = — =Т, п fg и изменяют отношение — =КЗ в соответ892593

ВНИИПИ Заказ 11274/79 Тираж 733 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ствии с требуемым моментом вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, снижения уровня помех в сети и расширения динамического диапазона регулирования, формируют дополнительно N-1 последовательностей импульсов той же частоты f и с тем же коэффициентом заполнения КЗ=Т,сдвигают кажЯую последовательность импуль:tQ са относительно предыдущей на время

T — и осуществляют упомянутое подключеN чение и отключение двигателя к сети в соответствии с длительностью импульсов каждой последовательности, где

N — - число серий импульсов в каждой последовательности, а Т вЂ” период повторения серий импульсов в каждой последовательности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ,1. Глазенко Т.A. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. Л, Энергия, 1973, с. 260.

2. Розно Ю.И. О некоторых возможностях управления БДПТ. Сборник

I 1

Электронная техника в автоматике .

Вып. 10, 1978, с.185-191.