УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ Российский патент 1994 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к средствам управления синхронными электродвигателями, используемыми в качестве датчиков момента в низкоскоростных приводах.

Известен частотно-токовый способ управления синхронными двигателями, при котором в обмотках электродвигателя создается система токов синусоидальной формы, имеющих частоту, совпадающую с угловой частотой вращения ротора. Формирование токов происходит путем сравнения сигналов обратной связи по току с управляющими сигналами от датчика положения и входными сигналами управления двигателем [1].

Известна схема коммутатора (прототип), содержащая мостовой трехфазный инвертор, подключенный к трехфазному двигателю. Ток в фазах электродвигателя регулируется импульсным регулятором типа токовый коридор [2].

Но коммутатор с частотно-токовым управлением, собранный по схеме трехфазный инвертор, не позволяет получить достаточно линейную характеристику зависимости тока двигателя от входного напряжения. Так как мгновенное значение тока импульсного регулятора может отличаться от заданного закона управления, что приводит к изменению коэффициента передачи коммутатора в зависимости от положения ротора, а при токе двигателя меньше амплитуды Токового коридора образуется зона нечувствительности по входному сигналу.

Целью изобретения является повышение точности путем обеспечения линейности характеристики тока трехфазного двигателя от входного напряжения при повороте на 360^о и исключение зоны нечувствительности при токе двигателя меньше амплитуды "токового коридора".

Это достигается тем, что в устройство управления синхронным электродвигателем, содержащее три регулятора тока, нагруженных на обмотки трехфазного двигателя, с соединенными в звезду фазными цепями, введен активный делитель напряжения, состоящий из резисторного делителя и комплементарной транзисторной пары, причем общая точка фаз двигателя подключена к выходу активного делителя.

На фиг. 1 приведена схема устройства для управления синхронным электродвигателем; на фиг. 2 - характеристики тока в фазных цепях синхронного электродвигателя.

Устройство содержит три регулятора тока 1-3 типа токовый коридор, цепь питания каждого из которых подключена к шинам общего источника постоянного напряжения и составлен из силовых ключей 4, 5, шунтированных диодами 5, 6, схемы 8 сравнения, измерительного резистора 9, через который регуляторы тока нагружены на фазные цепи 10, 11, 12 обмотки трехфазного синхронного электродвигателя.

Устройство снабжено делителем напряжения 13, состоящим из транзисторов 14, 15 и резисторов 16, 17.

Устройство управления электродвигателем работает следующим образом.

На вход регулятора тока подается напряжение соответственно:
U₁ = U_y sin α
U₂ = U_y sin (α + 120^o) [1]
U₃ = U_y sin ( α + 240^o) где U_y - напряжение управления двигателем;
α - угол поворота ротора.

Эти напряжения управляют регуляторами тока, формируя систему токов в фазах электродвигателя:
I_I = K₁ ˙ U₁ = K₁ ˙ U_y sin α
I₂ = K₂ ˙ U₂ = K₂ ˙ U_y sin ( α + 120^o) [2]
I₃ = K₃ ˙ U₃ = K₃˙ U_y sin ( α + 240^o) где I₁, I₂, I₃ - ток в соответствующей фазе;
К₁, К₂, К₃ - коэффициенты передачи регуляторов тока.

В такой системе токов при К₁ = К₂ = К₃ выполняется равенство I₁ + I₂ + I₃ = 0 (фиг. 2) при любом угле α , что в свою очередь обеспечивает постоянство потенциала общей точки фаз равным половине напряжения питания.

В импульсных регуляторах мгновенное значение тока может отличаться от заданного закона управления в пределах амплитуды "токового коридора", что приводит к смещению потенциала общей точки фаз электродвигателя и перераспределению среднего тока регулятора относительно закона управления заданного в системе управления (2).

Активный делитель напряжения 13, подключенный к общей точке фаз электродвигателя, обеспечивает стабилизацию ее потенциала равным половине напряжения питания, являясь источником компенсирующего тока в той фазе электродвигателя, где мгновенное значение тока отличается от заданного закона управления, при этом исключается взаимовлияние регуляторов тока и в каждой фазе электродвигателя стабилизируется средний ток в соответствии с системой уравнений (2).

Таким образом активный делитель напряжения, являющийся источником компенсирующего тока, позволяет регулировать ток в фазах двигателя по заданному закону управления, при повороте ротора на 360^о в диапазоне входных напряжений от минус U_y до U_y.

Использование: в низкоскоростных приводах. Сущность: в устройство для управления синхронным электродвигателем введен активный делитель напряжения 13, составленный из резисторов 16, 17 и комплементарной транзисторной пары. Базы транзисторов 14, 15 упомянутой пары подключены к общей точке резисторов 16, 17, коллекторы объединены со свободными выводами резисторов 16, 17 и шинами источника постоянного напряжения. Объединенные эмиттеры транзисторов 14, 15 соединены с общей точкой разных цепей синхронного электродвигателя, нагруженного на регуляторы 1,2,3 тока. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ с соединенными в звезду фазными цепями, содержащее три регулятора тока, цепи питания которых подключены к шинам источника постоянного напряжения, а выходы предназначены для подключения к соответствующим фазам синхронного электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем обеспечения линейности характеристики тока в фазных цепях электродвигателя, введен активный делитель напряжения, выполненный из двух резисторов и комплементарной транзисторной пары, причем базы транзисторов в указанной паре объединены и подключены к общей точке резисторов, коллекторы транзисторов объединены со свободными выводами соответствующих резисторов и подключены к шинам источника постоянного напряжения, а объединенные между собой эмиттеры транзисторов предназначены для подключения к общей точке фазных цепей электродвигателя.