СПОСОБ ТРЕХУРОВНЕВОГО ПОДАВЛЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА ЧЕТЫРЕХФАЗНОГО ВЕНТИЛЬНОГО РЕАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2017 года по МПК H02P25/08 H02P25/98 H02P6/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу трехуровневого подавления пульсаций вращающего момента вентильного реактивного электродвигателя и применимо к системе привода четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя.

Уровень техники

Вентильный реактивный электродвигатель привлекает большое внимание благодаря своей простой и прочной конструкции, низкой стоимости изготовления и хорошими рабочими характеристиками регулирования скорости. Тем не менее, его особая конструкция с двумя типами выступающих полюсов и коммутационный тип возбуждающего режима приводят к тому, что в электромагнитном моменте на выходе присутствуют большие пульсации, которые существенно ухудшают использование вентильного реактивного электродвигателя в его областях применения. Поэтому исследователи предложили различные способы для того, чтобы устранить пульсации крутящего момента и при этом обеспечить минимальный расход меди. Эти способы достигают хорошего эффекта в определенном диапазоне скоростей. Тем не менее, когда скорость вращения высока, из-за ограниченного напряжения источника постоянного тока, способность системы контролировать и отслеживать желаемый ток, желаемое потокосцепление и желаемый крутящий момент ухудшаются и становится трудно эффективно устранить пульсации крутящего момента. Более того, из-за ограничения максимального тока обмотки и вольтамперной нагрузки полупроводниковых приборов система вентильного реактивного электродвигателя ограничена сверху по току, а ограничение по току приводит к тому, что плавный крутящий момент вентильного реактивного электродвигателя на выходе может быть обеспечен только в ограниченном диапазоне. Таким образом, все элементы управления плавными крутящими моментами на выходе имеют определенный рабочий диапазон.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение проблемы, указанной в уровне техники, и получение способа трехуровневого подавления пульсаций вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя.

Настоящее изобретение предоставляет способ трехуровневого подавления пульсаций вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя, при этом способ включает в себя следующие этапы:

а. установку первой группы пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента в интервале [0°, θ_r/4] положений ротора и второй группы пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента в интервале [θ_r/4, θ_r/2] положений ротора, при этом указанные шесть пороговых значений вращающего момента удовлетворяют следующим условиям:

, при этом

положение 0° ротора является положением с минимальной фазовой индуктивностью,

положение θ_r ротора является угловым шагом, т.е. одним оборотом ротора, а

θ_r/2 является половиной оборота ротора;

b. установку возбужденного состояния S_A в качестве питания возбужденного состояния фазы А, при этом

возбужденное состояние S_A=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А положительное,

возбужденное состояние S_A=0 обозначает, что напряжение фазы А нулевое, а

возбужденное состояние S_A=-1 обозначает, что напряжение фазы А отрицательное;

установку возбужденного состояния S_B в качестве питания возбужденного состояния фазы В, при этом

возбужденное состояние S_B=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В положительное,

возбужденное состояние S_B=0 обозначает, что напряжение фазы В нулевое, а

возбужденное состояние S_B=-1 обозначает, что напряжение фазы В отрицательное; а

Т_е - желаемый плавный общий вращающий момент;

c. подачу питания на смежные фазу А и фазу В для возбуждений, при этом

сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазе А опережает сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазе В на θ_r/4 и в этот момент фазу А отключают, фазу В подключают и осуществляют трехуровневое подавление пульсации вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя путем деления процесса коммутации из фазы А в фазу В на два интервала.

Разделение процесса коммутации из фазы А в фазу В на два интервала осуществляют следующим образом:

(1) В интервале [0°, θ₁] положений ротора для фазы А используют вторую группу пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента, для фазы В используют первую группу пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента, критическое положение θ₁ автоматически возникает в процессе коммутации, так что не требуется дополнительных вычислений;

(1.1) фазу В цикла проводимости начинают в положении ротора 0°,

устанавливают изначальное возбужденное состояние S_B=1, а

ток и вращающий момент фазы В увеличиваются от 0;

возбужденное состояние S_A оставляют в изначальном состоянии S_A=1, а ток и вращающий момент фазы А увеличивают и увеличивают общий вращающий момент;

(1.2) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up вращающего момента, возбужденное состояние S_A переводят из значения 1 в значение -1 и уменьшают вращающий момент фазы А;

фазу В оставляют в исходном состоянии, а вращающий момент фазы В продолжают увеличивать; так как скорость изменения индуктивности в фазе В и фазовый ток малы в этот момент, то скорость увеличения вращающего момента фазы В меньше, чем скорость уменьшения вращающего момента фазы А, характер изменения общего вращающего момента определен фазой А и общий вращающий момент уменьшен;

(1.3) когда общий вращающий момент впервые уменьшен до значения Т_е+th1_low вращающего момента, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполнены, возбужденные состояния S_A и S_B остаются в исходных состояниях и продолжают уменьшение общего вращающего момента;

(1.4) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_zero вращающего момента, в фазе А запускают переход из возбужденного состояния S_A=-1 в возбужденное состояние S_A=0, и уменьшают вращающий момент фазы А, но скорость уменьшения меньше, чем та, что в возбужденном состоянии S_A=-1;

фазу В оставляют в исходном возбужденном состоянии и продолжают увеличивать вращающий момент; в этот момент при условии, что возбужденное состояние S_A=0 и возбужденное состояние S_B=1, скорость уменьшения вращающего момента фазы А больше, чем скорость увеличения вращающего момента фазы В и общий вращающий момент уменьшен;

(1.5) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_low вращающего момента, выполняются условия для изменения состояния фазы А, состояние фазы А переходит из возбужденного состояния S_A=0 в возбужденное состояние S_A=1 и вращающий момент фазы А увеличен;

фазу В оставляют в исходном состоянии и вращающий момент продолжают увеличивать; увеличивают общий вращающий момент;

(1.6) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_zero и затем до T_e+th1_low, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполняются в обоих случаях, общий вращающий момент продолжают увеличивать;

(1.7) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up вращающего момента, этапы (1.2)~(1.6) повторяют, и состояние фазы В не переключают, не изменяют и оставляют возбужденным состоянием S_B=1;

возбужденное состояние S_A фазы А переключают между значениями 1, 0 и -1 и общим вращающим моментом управляют в диапазоне [T_e+th2_low, T_e+th2_up], тем самым подавляя пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [0°, θ1] положений ротора;

(1.8) с увеличением положения ротора, скорость изменения индуктивности и ток фазы В увеличивают до определенного уровня;

после того как достигнуто определенное критическое положение, при возбужденном состоянии S_A=0 и возбужденном состоянии S_B=1, скорость уменьшения вращающего момента фазы А меньше, чем скорость увеличения вращающего момента фазы В и общий момент увеличен;

(2) в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора для фазы А продолжают использовать вторую группу пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента, а для фазы В продолжают использовать первую группу пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента;

(2.1) в положении θ₁ ротора общий вращающий момент доводят до значения T_e+th2_up и состояние в фазе А переключают в возбужденное состояние S_A=-1;

фазу В оставляют в возбужденном состоянии S_B=1, и в этом положении скорость уменьшения вращающего момента фазы А при отрицательном сигнале питания больше, чем скорость увеличения вращающего момента фазы В при положительном сигнале питания, так что общий вращающий момент уменьшается;

однако эту ситуацию изменяют в дальнейшем; следуя за увеличением положения ротора, несмотря на то что возбужденные состояния фазы А и фазы В остаются неизменными, скорость уменьшения вращающего момента в фазе А в возбужденном состоянии S_A=-1 меньше, чем скорость увеличения вращающего момента в фазе В в возбужденном состоянии S_B=1, тем самым увеличивают общий вращающий момент;

(2.2) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускают и не изменяют и продолжают увеличивать общий вращающий момент;

(2.3) когда общий вращающий момент доводят до значения T_e+th1_zero, выполняются условия изменения состояния в фазе В и возбужденное состояние S_B переводят в 0 и вращающий момент фазы В уменьшается; фазу А оставляют в исходном возбужденном состоянии S_A=-1 и уменьшают общий вращающий момент;

(2.4) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_up, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускаются и не изменяются и общий вращающий момент продолжает уменьшаться;

(2.5) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_low, выполняются условия изменения состояния в фазе В и возбужденное состояние S_B переводят в 1 и вращающий момент фазы В увеличивается;

фазу А оставляют в исходном возбужденном состоянии S_A=-1 и увеличивают общий вращающий момент;

(2.6) повторяют этапы (2.2)-(2.5), возбужденное состояние S_A оставляют равным -1 и вращающий момент и ток фазы А продолжают уменьшать;

возбужденное состояние S_B переключают между 0 и 1 и общим вращающим моментом управляют в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_zero], тем самым подавляя пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале положений ротора [θ₁, θ_r/4];

(2.7) когда ротор находится в критическом положении и вращающий момент фазы В увеличен в возбужденном состоянии S_B=0, скорость увеличения больше, чем скорость уменьшения вращающего момента фазы А в возбужденном состоянии S_A=-1; в этот момент, общий вращающий момент увеличен;

(2.8) когда общий вращающий момент доведен до значения T_e+th1_up, производят запуск и изменение состояния фазы В, возбужденное состояние S_B переводят из 0 в -1 и вращающий момент фазы В уменьшают;

вращающий момент фазы А продолжают уменьшать и уменьшают общий вращающий момент;

(2.9) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_zero и затем до T_e+th2_up, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускают и не изменяют и общий вращающий момент продолжают уменьшать;

(2.10) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_low, возбужденное состояние S_B включают и изменяют на 1 и увеличивают вращающий момент фазы В;

фазу А оставляют в исходном состоянии, вращающий момент фазы А продолжают уменьшать и увеличивают общий вращающий момент;

(2.11) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th1_zero, возбужденное состояние S_B запускают и переводят на 0, а возбужденное состояние S_A оставляют равным -1; ситуация в этот момент такая же, как на этапе (2.7);

повторяют этапы (2.7)-(2.11), возбужденное состояние S_A оставляют равным -1, возбужденное состояние S_B переключают между значениями -1, 0 и 1 и общим вращающим моментом управляют в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_up], тем самым подавляя пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора;

(2.12) когда ротор находится в критическом положении и вращающий момент фазы В больше не увеличивается, а наоборот, уменьшается при возбужденном состоянии S_B=0 и возбужденном состоянии S_A=-1,

этапы (2.2)-(2.5) повторяют с этого момента и вращающий момент управляется в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_zero], тем самым подавляя пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора.

Положительный эффект:

Благодаря применению упомянутой выше технической схемы, путем установки двух групп пороговых значений вращающего 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 возбуждающий сигнал питания положительный, нулевой и отрицательный соответственно, управляет общим вращающим моментом в интервале двух групп пороговых значений вращающего момента, подавляет пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя и осуществляет плавное управление прямым и переходным вращающим моментом четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя. Характеристики сигнала возбуждающего напряжения, подаваемого на обмотки электродвигателя, и сигнала желаемого напряжения совпадают. Действующее значение тока фазы идентично желаемому значению тока фазы, так что вентильный реактивный электродвигатель выдает пологий вращающий момент в максимальном диапазоне. Настоящее изобретение имеет высокую универсальность, желаемый практический эффект и широкие перспективы применения и применимо к различным типам систем привода четырехфазных вентильных реактивных электродвигателей различных конструкций.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 представлена принципиальная схема установки трехуровневых пороговых значений вращающего момента вентильного реактивного электродвигателя по настоящему изобретению;

На ФИГ. 2 (a) представлена принципиальная схема переключения сигнала питания возбужденного состояния фазы В вентильного реактивного электродвигателя по настоящему изобретению;

На ФИГ. 2 (б) представлена принципиальная схема переключения сигнала питания возбужденного состояния фазы А вентильного реактивного электродвигателя по настоящему изобретению;

На ФИГ. 3 представлен сигнал вращающего момента вентильного реактивного электродвигателя по настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

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

Согласно ФИГ. 1 для одного четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя приведены следующие определенные этапы:

а. Установка первой группы пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента в интервале [θ°, θ_r/4] положений ротора и второй группы пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента в интервале [θ_r/4, θ_r/2] положений ротора, при этом указанные шесть пороговых значений вращающего момента удовлетворяют следующим условиям:

, при этом

положение 0° ротора является положением с минимальной фазовой индуктивностью,

положение θ_r ротора является угловым шагом, т.е. одним оборотом ротора, а

θ_r/2 является половиной оборота ротора;

b. Согласно ФИГ. 2 установка возбужденного состояния S_A в качестве питания возбужденного состояния фазы А, при этом

возбужденное состояние S_A=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А положительное,

возбужденное состояние S_A=0 обозначает, что напряжение фазы А нулевое, а

возбужденное состояние S_A=-1 обозначает, что напряжение фазы А отрицательное;

установка возбужденного состояния S_B в качестве питания возбужденного состояния фазы В, при этом

возбужденное состояние S_B=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В положительное,

возбужденное состояние S_B=0 обозначает, что напряжение фазы В нулевое, а

возбужденное состояние S_B=-1 обозначает, что напряжение фазы В отрицательное; а Т_e - желаемый плавный общий вращающий момент;

c. Подача питания на смежные фазу А и фазу В для возбуждений, при этом

сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазе А, опережает сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазе В на θ_r/4 и в этот момент фазу А отключают, фазу В подключают, и процесс коммутации между из фазы А в фазу В разделен на два интервала, как показано на ФИГ. 1:

(1) в интервале [0°, θ₁] положений ротора для фазы А используют вторую группу пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента, для фазы В используют первую группу пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента, критическое положение θ¹ автоматически возникает в процессе коммутации, так что не требуется дополнительных вычислений;

(1.1) фазу В интервала проводимости начинают в положении 0° ротора,

устанавливают изначальное возбужденное состояние S_B=1, а

ток и вращающий момент В увеличивают от 0;

возбужденное состояние S_A оставляют в изначальном состоянии S_A=1, а ток и вращающий момент фазы А увеличивают и увеличивают общий вращающий момент;

(1.2) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up, то возбужденное состояние S_A переводят из значения 1 в значение -1 и уменьшают вращающий момент фазы А;

фазу В оставляют в исходном состоянии, а вращающий момент фазы В продолжают увеличивать; так как скорость изменения индуктивности в фазе В и фазовый ток малы в этот момент, то скорость увеличения вращающего момента фазы В меньше, чем скорость уменьшения вращающего момента фазы А, характер изменения общего вращающего момента определен фазой А, и общий вращающий момент уменьшен;

(1.3) когда общий вращающий момент впервые уменьшен до значения T_e+th1_low, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполнены, возбужденные состояния S_A и S_B остаются в исходных состояниях, и продолжают уменьшение общего вращающего момента;

(1.4) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_zero, в фазе А запускают переход из возбужденного состояния S_A=-1 в возбужденное состояние S_A=0 и уменьшают вращающий момент фазы А, но скорость уменьшения меньше, чем та, что в возбужденном состоянии S_A=-1;

фазу В оставляют в исходном возбужденном состоянии и вращающий момент продолжают увеличивать; в этот момент при условии, что возбужденное состояние S_A=0 и возбужденное состояние S_B=1, скорость уменьшения вращающего момента фазы А больше, чем скорость увеличения вращающего момента фазы В, и общий вращающий момент уменьшен;

(1.5) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_low, выполнены условия для изменения состояния фазы А, состояние фазы А переходит из возбужденного состояния S_A=0 в возбужденное состояние S_A=1 и вращающий момент фазы А увеличивается;

фазу В оставляют в исходном состоянии и вращающий момент продолжают увеличивать; увеличивают общий вращающий момент;

(1.6) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_zero и затем до T_e+th1_low, но условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполнены в обоих случаях, общий вращающий момент продолжают увеличивать;

(1.7) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up, этапы (1.2)-(1.6) повторяют и состояние фазы В не запускают, не изменяют и оставляют возбужденным состоянием S_B=1;

возбужденное состояние фазы А переключают между значениями 1, 0 и -1 и общим вращающим моментом управляют в диапазоне [T_e+th2_low, T_e+th2_up], тем самым подавляя пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [0°, θ₁] положений ротора;

(1.8) с увеличением положения ротора скорость изменения индуктивности и ток фазы В увеличивают до определенного уровня;

после того как достигнуто критическое положение, при возбужденном состоянии S_A=0 и возбужденном состоянии S_B=1, скорость уменьшения вращающего момента фазы А меньше, чем скорость увеличения вращающего момента фазы В и общий момент увеличен;

(2) в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора для фазы А продолжают использовать вторую группу пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента, а для фазы В продолжают использовать первую группу пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента;

(2.1) в положении θ₁ ротора общий вращающий момент доводят до значения T_e+th2_up и состояние в фазе А переключают в возбужденное состояние S_A=-1;

фазу В оставляют в возбужденном состоянии S_B=1 и в этом положении скорость уменьшения вращающего момента в фазе А при отрицательном сигнале питания больше, чем скорость увеличения вращающего момента в фазе В при положительном сигнале питания, так что общий вращающий момент уменьшен;

однако эту ситуацию изменяют в дальнейшем; следуя за увеличением положения ротора, несмотря на то что возбужденные состояния фазы А и фазы В остаются неизменными, скорость уменьшения вращающего момента в фазе А в возбужденном состоянии S_A=-1 меньше, чем скорость увеличения вращающего момента в фазе В в возбужденном состоянии S_B=1, тем самым увеличивают общий вращающий момент;

(2.2) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускают и не изменяют и продолжают увеличивать общий вращающий момент;

(2.3) когда общий вращающий момент доведен до значения T_e+th1_zero, выполнены условия изменения состояния в фазе В и возбужденное состояние S_B переводят в 0 и вращающий момент фазы В уменьшен;

фазу А оставляют в исходном возбужденном состоянии S_A=-1 и уменьшают общий вращающий момент;

(2.4) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_up, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускают и не изменяют и продолжают уменьшать общий вращающий момент;

(2.5) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_low, выполнены условия изменения состояния в фазе В и возбужденное состояние S_B переводят в 1 и вращающий момент фазы В увеличен;

фазу А оставляют в исходном возбужденном состоянии S_A=-1 и увеличивают общий вращающий момент;

(2.6) повторяют этапы (2.2)-(2.5), возбужденное состояние S_A оставляют равным -1 и вращающий момент и ток фазы А продолжают уменьшать;

возбужденное состояние S_B переключают между 0 и 1 и общим вращающим моментом управляют в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_zero], тем самым подавляя пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора;

(2.7) когда ротор находится в критическом положении и вращающий момент фазы В увеличен в возбужденном состоянии S_B=0, скорость увеличения больше, чем скорость уменьшения вращающего момента фазы А в возбужденном состоянии S_A=-1; в этот момент общий вращающий момент увеличен;

(2.8) когда общий вращающий момент доведен до значения T_e+th1_up, производят запуск и изменение состояния фазы В, возбужденное состояние S_B переводят из 0 в -1 и вращающий момент фазы В уменьшают;

вращающий момент фазы А продолжают уменьшать и уменьшают общий вращающий момент;

(2.9) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_zero и затем до T_e+th2_up, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускают и не изменяют и общий вращающий момент продолжают уменьшать;

(2.10) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_low, возбужденное состояние S_B включают и изменяют на 1 и увеличивают вращающий момент фазы В;

фазу А оставляют в исходном состоянии, вращающий момент фазы А продолжают уменьшать и увеличивают общий вращающий момент;

(2.11) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th1_zero, возбужденное состояние S_B запускают и изменяют на 0, а возбужденное состояние S_A оставляют равным -1; ситуация в этот момент такая же, как на этапе (2.7);

повторяют этапы (2.7)-(2.11), возбужденное состояние S_A оставляют равным -1, возбужденное состояние S_B переключают между значениями -1, 0 и 1 и общим вращающим моментом управляют в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_up], тем самым подавляя пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора;

(2.12) когда ротор находится в критическом положении и вращающий момент фазы В в возбужденном состоянии S_B=0, а возбужденное состояние S_A=-1, общий вращающий момент более не увеличивают, а наоборот, уменьшают;

этапы (2.2)-(2.5) повторяют с этого момента и общим вращающим моментом управляют в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_zero], тем самым подавляя пульсации четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора.

Для смежных сигналов питания фазы В и фазы С, когда сигнал питания фазы В опережает на θ_r/4 сигнал питания фазы С, установка пороговых значений вращающего момента, процесс коммутации и способы переключения и перехода возбужденных состояний фазы В и фазы С аналогичны предыдущему случаю.

Для смежных сигналов питания фазы С и фазы D, когда сигнал питания фазы С опережает на θ_r/4 сигнал питания фазы D, установка пороговых значений вращающего момента, процесс коммутации и способы переключения и перехода возбужденных состояний фазы С и фазы D аналогичны предыдущему случаю.

Для смежных сигналов питания фазы D и фазы А, когда сигнал питания фазы D опережает на θ_r/4 сигнал питания фазы А, установка пороговых значений вращающего момента, процесс коммутации и способы переключения и перехода возбужденных состояний фазы D и фазы А аналогичны предыдущему случаю.

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

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления вентильными реактивными электродвигателями. Техническим результатом является расширение диапазона обеспечения плавного крутящего момента. В способе трехуровневого подавления пульсаций вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя первый набор пороговых значений вращающего момента устанавливают в интервале [0°, θ_r/4] положений ротора. Второй набор пороговых значений вращающего момента устанавливают в интервале [θ_r/4, θ_r/2] положений ротора. Питание подают 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 θ_r/4. Весь процесс коммутации из фазы А в фазу В разделен на два интервала. В интервале [0°, θ₁] положений ротора фаза А использует второй набор пороговых значений вращающего момента, в то время как фаза В использует первый набор пороговых значений вращающего момента. Критическое положение θ₁ автоматически возникает в процессе коммутации, тем самым устраняя необходимость для дополнительных вычислений. Общим вращающим моментом управляют в интервале [Т_e+th2_low, Т_e+th2_up]. В интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора фаза А продолжает использовать второй набор пороговых значений вращающего момента, а фаза В продолжает использовать первый набор пороговых значений вращающего момента, а общим вращающим моментом управляют в интервале [Т_e+th1_low, Т_e+th1_up]. Это подавляет пульсации вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя и обеспечивает высокую ценность для технических приложений. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ трехуровневого подавления пульсаций вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя, включающий в себя следующие этапы:

a. установку первой группы пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента в интервале [0°, θ_r/4] положений ротора и второй группы пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента в интервале [θ_r/4, θ_r/2] положений ротора, при этом указанные шесть пороговых значений вращающего момента удовлетворяют следующим условиям:

, при этом

положение 0° ротора является положением с минимальной фазовой индуктивностью,

положение θ_r ротора является угловым шагом, т.е. одним оборотом ротора, а

θ_r/2 является половиной оборота ротора;

b. установку возбужденного состояния S_А в качестве питания возбужденного состояния фазы А, при этом

возбужденное состояние S_А=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы А положительное,

возбужденное состояние S_А=0 обозначает, что напряжение фазы А нулевое, а

возбужденное состояние S_А=-1 обозначает, что напряжение фазы А отрицательное;

установку возбужденного состояния S_В в качестве питания возбужденного состояния фазы В, при этом

возбужденное состояние S_В=1 обозначает, что возбуждающее напряжение фазы В положительное,

возбужденное состояние S_В=0 обозначает, что напряжение фазы В нулевое, а

возбужденное состояние S_В=-1 обозначает, что напряжение фазы В отрицательное; а

Т_e - желаемый плавный общий вращающий момент;

c. подачу питания на смежные фазу А и фазу В для возбуждений, при этом

сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазе А, опережает сигнал питания, подаваемый для возбуждения на фазе В, на θ_r/4 и в этот момент фазу А отключают, фазу В подключают и осуществляют трехуровневое подавление пульсации вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя путем деления процесса коммутации из фазы А в фазу В на два интервала.

2. Способ трехуровневого подавления пульсаций вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя по п. 1, согласно которому деление процесса коммутации из фазы А в фазу В на два интервала осуществляют следующим образом:

(1) в интервале [0°, θ₁] положений ротора для фазы А используют вторую группу пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента, для фазы В используют первую группу пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента, критическое положение θ₁ автоматически возникает в процессе коммутации, так что не требуется дополнительных вычислений;

(1.1) фазу В интервала проводимости начинают в положении 0° ротора,

устанавливают изначальное возбужденное состояние S_B=1, а

ток и вращающий момент фазы В увеличивают от 0;

возбужденное состояние S_A оставляют в изначальном состоянии S_A=1, а ток и вращающий момент фазы А увеличивают и увеличивают общий вращающий момент;

(1.2) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up вращающего момента, возбужденное состояние S_A переводят из значения 1 в значение -1 и уменьшают вращающий момент фазы А;

фазу В оставляют в исходном состоянии, а вращающий момент фазы В продолжают увеличивать; так как скорость изменения индуктивности в фазе В и фазовый ток малы в этот момент, то скорость увеличения вращающего момента фазы В меньше, чем скорость уменьшения вращающего момента фазы А, характер изменения общего вращающего момента определен фазой А и общий вращающий момент уменьшен;

(1.3) когда общий вращающий момент впервые уменьшен до значения Т_e+th1_low вращающего момента, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполнены, возбужденные состояния S_A и S_B остаются исходными состояниями, и продолжают уменьшение общего вращающего момента;

(1.4) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_zero вращающего момента, в фазе А запускают переход из возбужденного состояния S_A=-1 в возбужденное состояние S_A=0 и уменьшают вращающий момент фазы А, но скорость уменьшения меньше, чем та, что в возбужденном состоянии S_A=-1;

фазу В оставляют в исходном возбужденном состоянии и продолжают увеличивать вращающий момент; в этот момент при условии, что возбужденное состояние S_A=0 и возбужденное состояние S_B=1, скорость уменьшения вращающего момента фазы А больше, чем скорость увеличения вращающего момента фазы В и общий вращающий момент уменьшен;

(1.5) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_low вращающего момента, выполнены условия для изменения состояния фазы А, состояние фазы А переходит из возбужденного состояния S_A=0 в возбужденное состояние S_A=1 и вращающий момент фазы А увеличивают;

фазу В оставляют в исходном состоянии и вращающий момент продолжают увеличивать; увеличивают общий вращающий момент;

(1.6) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_zero вращающего момента и затем до значения T_e+th1_low, условия изменения состояния фазы А и фазы В не выполняются в обоих случаях, общий вращающий момент продолжают увеличивать;

(1.7) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up вращающего момента, этапы (1.2)-(1.6) повторяют и состояние фазы В не переключают, не изменяют и оставляют возбужденным состоянием S_B=1;

возбужденное состояние фазы А переключают между значениями 1, 0 и -1 и общим вращающим моментом управляют в диапазоне [T_e+th2_low, T_e+th2_up], тем самым подавляя пульсации вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [0°, θ₁] положений ротора;

(1.8) с увеличением положения ротора скорость изменения индуктивности и ток в фазе В увеличивают до определенного уровня;

после того как достигнуто определенное критическое положение, при возбужденном состоянии S_A=0 и возбужденном состоянии S_B=1, скорость уменьшения вращающего момента в фазе А меньше, чем скорость увеличения вращающего момента в фазе В и общий вращающий момент увеличен;

(2) в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора для фазы А продолжают использовать вторую группу пороговых значений (th2_low, th2_zero, th2_up) вращающего момента, а для фазы В продолжают использовать первую группу пороговых значений (th1_low, th1_zero, th1_up) вращающего момента;

(2.1) в положении ротора θ₁ общий вращающий момент доводят до значения T_е+th2_up и состояние в фазе А переключают в возбужденное состояние S_A=-1;

фазу В оставляют в возбужденном состоянии S_B=1, и в этом положении скорость уменьшения вращающего момента в фазе А при отрицательном сигнале напряжения питания больше, чем скорость увеличения вращающего момента в фазе В при положительном сигнале напряжения питания, так что общий вращающий момент уменьшен;

однако эту ситуацию изменяют в дальнейшем; следуя за увеличением положения ротора, несмотря на то что возбужденные состояния фазы А и фазы В остаются неизменными, скорость уменьшения вращающего момента в фазе А в возбужденном состоянии S_A=-1 меньше, чем скорость увеличения вращающего момента в фазе В в возбужденном состоянии S_B=1, тем самым увеличивают общий вращающий момент;

(2.2) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th2_up вращающего момента, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускают и не изменяют и продолжают увеличивать общий вращающий момент;

(2.3) когда общий вращающий момент доведен до значения T_e+th1_zero вращающего момента, выполнены условия изменения состояния в фазе В и возбужденное состояние S_B переводят в 0 и вращающий момент фазы В уменьшен;

фазу А оставляют в исходном возбужденном состоянии S_A=-1 и уменьшают общий вращающий момент;

(2.4) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th2_up вращающего момента, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускают и не изменяют и продолжают уменьшать общий вращающий момент;

(2.5) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_low вращающего момента, выполнены условия изменения состояния в фазе В и возбужденное состояние S_B переводят в 1 и вращающий момент фазы В увеличен;

фазу А оставляют в исходном возбужденном состоянии S_A=-1 и увеличивают общий вращающий момент;

(2.6) повторяют этапы (2.2)-(2.5), возбужденное состояние S_A оставляют равным -1 и вращающий момент и ток фазы А продолжают уменьшать;

возбужденное состояние S_B переключают между 0 и 1 и общим вращающим моментом управляют в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_zero], тем самым подавляя пульсации вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора;

(2.7) когда ротор находится в критическом положении и вращающий момент фазы В увеличен в возбужденном состоянии S_B=0, скорость увеличения больше, чем скорость уменьшения вращающего момента в фазе А в возбужденном состоянии S_A=-1; в этот момент общий вращающий момент увеличен;

(2.8) когда общий вращающий момент доведен до значения T_e+th1_up вращающего момента, производят запуск и изменение состояния фазы В, возбужденное состояние S_B переводят из 0 в -1 и вращающий момент фазы В уменьшают;

вращающий момент фазы А продолжают уменьшать и уменьшают общий вращающий момент;

(2.9) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_zero вращающего момента и затем до T_e+th2_up вращающего момента, ни возбужденное состояние S_A, ни возбужденное состояние S_B не запускают и не изменяют и общий вращающий момент продолжают уменьшать;

(2.10) когда общий вращающий момент уменьшен до значения T_e+th1_low вращающего момента, возбужденное состояние S_B включают и изменяют на 1 и увеличивают вращающий момент фазы В;

фазу А оставляют в исходном состоянии, вращающий момент фазы А продолжают уменьшать и увеличивают общий вращающий момент;

(2.11) когда общий вращающий момент увеличен до значения T_e+th1_zero вращающего момента, возбужденное состояние S_B запускают и переводят в 0, а возбужденное состояние S_A оставляют в -1; ситуация в этот момент такая же, как в (2.7);

повторяют этапы (2.7)-(2.11), возбужденное состояние S_A оставляют равным -1, возбужденное состояние S_B переключают между значениями -1, 0 и 1 и общим вращающим моментом управляют в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_up], тем самым подавляя пульсации вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора;

(2.12) когда ротор находится в критическом положении и вращающий момент фазы В в возбужденном состоянии S_B=0 и возбужденное состояние S_A=-1, общий вращающий момент больше не увеличивают, а наоборот, уменьшают;

этапы (2.2)-(2.5) повторяют с этого момента и общим вращающим моментом управляют в интервале [T_e+th1_low, T_e+th1_zero], тем самым подавляя пульсации вращающего момента четырехфазного вентильного реактивного электродвигателя в интервале [θ₁, θ_r/4] положений ротора.