Устройство для управления инвертором вентильного двигателя Советский патент 1984 года по МПК H02P13/18 

11 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано дл управления зависимым инвертором вентильного двигателя постоянного тока. Известно устройство для управления инвертором вентильного двигателя содержащее датчик величий скорости и угла запаса на восстановление вентильной прочности, выходы которых соединены с входами последовательно включенных интегратора, формирующего опорное пилообразное напряжение, и нуль-органа. Выход нуль-органа под ключен к входу распределителя управляющих, импульсов по фазам зависимого инвертора, а интегратор снабжен ключом сброса, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов перехода через ноль линейных напряжений синхронного двигателя l. Недостатком устройства является сложность, обусловленная наличием датчиков скорости и угла запаса на восстановление вентильной прочности и малая надежность. Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является устройство для управления инвертором вентильного двигателя, содержащее последовательно включенные интеграто с ключом сброса, компаратор и распре делитель управляющих импульсов, подключенный к входам управления инвертора, датчик тока инвертора, выход которого соединен с входом компарато ра, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом через элемент временной задержки с управля ющим входом ключа сброса интегратора, 40 вход которого подключен к выводу для соединения с управляющим входом регу лятора скорости вентильного двигателя, причем к входам последовательно включенных интегратора и компаратора подключены клеммы для соединения с датчиком скорости f2. Недостатком устройства является необходимость использования датчика частоты вращения вентильного двига теля. Действительно, если в системе вентильного двигателя применяют серийный синхронный двигатель, то возникают серьезные трудности при сопря жении вала двигателя с валом датчика частоты. Если проектируется специальный двигатель, то датчик частоты вращения обычно устанавливается 0 в корпусе машины, что увеличивает ее габариты. Причем снижается надежность системы в целом. Целью изобретения является упрощение и повьш1ение надежности в работе. Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления инвертором вентильного двигателя, содержащее последовательно включенные интегратор с ключом сброса, компаратор и распределитель управляющих.импульсов, подключенный к входам управления инвертора,датчик тока инвертора,выход которого соединен с входом компаратора, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом через элемент временной задержки с управляющим входом ключа сброса интегратора, вход которого подключен к выводу для соединения с управляющим входом регулятора скорости вентильного двигателя, снабжено источником опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента сравнения, входами подключенного к источнику опорного сигнала и выходу интегратора, ключа, дополнительного интегратора и усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, причем управляющий вход ключа соединен с выходом нуль-органа линейных напряжений инвертора. Для улучшения качества переходных процессов, устройство дополнительно снабжено выводом для подключения источника сигнала задания по скорости и корректирующим звеном с передаточной функцией,соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости, причем усилитель выполнен в виде суммирующего уси- , лителя, вход которого через корректирующее звено связан с выводом для подключения источника сигнала задаиля по скорости. Корректирующее звено может иметь передаточную функцию,, определенную в виде Wpt(S) rMr/,& + T; S+OWpc(S) rAeW| c(S) - передаточная функция регулятора скорости двигателяi 31 электромеханическая по стоянная времени вентильного двигаталя; электромагнитная посто янная времени вентильного двигателя. На рисунке показана функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство для управления инвертором 1 вентильного двигателя 2, содержит последовательно включенные интегратор 3 с ключом сброса 4, компаратор 5 и распределитель 6 управляющих импульсов подключенньй к входам управления 7 инвертора 1, датчик 8 тока инвертора, выход которого соединен с входом компаратора 5, нуль-орган 9 линейных напряжений инвертора 1, соединенный выходом через элемент 10 временной задержки с управляющим входом ключа 4 сброса, интегратора 3, вход которого подключен к выходу 11 для соединения с управляющим входом регулятора 12 скорости вентильного двигателя. Устройство снабжено источником 13 опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента 14 сравнения, входами подключенного к источнику 13 опорного сигнала и выходу интегратора 3, ключа 15, допол нительного интегратора 15 и усилителя 17, выход которого подключен к входу интегратора 3, причем управляющий вход ключа 15 соединен с выходом нуль-органа 9 линейных напряжений инвертора. Устройство может быть дополнител но снабжено вьтодом 18 для подключения источника 19 сигнала задания по скорости и корректирующим звеном 20 с передаточной функцией, соответ ствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости, при чем усилитель 17 выполнен в виде суммирующего усилителя, вход которо го через корректирующее звено 20 св зан с выводом 18 для подк почения ис точника 19 сигнала задания по скорости. При этом выход регулятора 12 скорости Вентильного двигателя соединен с управляющим входом управляемого вы прямителя 21 связанного через дроссель 22 с инвертором 1. Устройство для управления инвертором вентильного двигателя работает следующим образом. 0 В установившемся режиме амплитуда опорного пилообразного напряжения Uo(, на входе компаратора 5 постоянная и равна амплитуде Ал на выходе источника опорного сигнала. Величина тока инвертора Т и скорость двигателя также постоянны. Постоянной .является и частота импульсов на выходе нуль-органа 9 линейных напряжений инвертора. Компаратор 5 формирует управляющие импульсы с постоянной частотой и постоянным углом опережения const . fl - Напряжение на выходе дополнительного интегратора 16 равно статической ошибке в KOHifype регулирования скорости (если т &жаядаеется). При изменении задания по скорости WtoaC выхода источника 19 задания по скорости появившееся рассогласование отрабатывается по цепи, включающей регулятор 12 скорости, выпрямитель 21, дроссель 22, инвертор 1, вентильный двигатель 2, нуль-орган 9 линейных напряжений инвертора, элемент 10 временной задержки, ключ сброса 4 интегратора. Элемент 14 сравнения, ключ 15, дополнительный интегратор 16. В результате на выходе суммирующего усилителя 17 образуется напряжение равное сумме напряжения с выхода дополнительного интегратора 16 и напряжения с выхода корректирующего звена 20, имитирующего переходный процесс изменения частоты вращения двигателя. Таким образом, изменение напряжения на входе интегратора 3 обеспечивает необходимое изменение наклона пилообразного напряжения Don соответствует изменению частоты вращения вентильного Двигателя 2 и определяет величину сигнала обратной связи WQ для регулятора 12 скорости, Для улучшения качества переходных процессов по скорости корректирующее звено 20 имеет передаточную функциюW(S) с передаточной функцией вентильного двигателя по скорое- . ти, а именно . WpciSl W(5)., TMT S TwSMtWpclb) где WpcCS) - передаточная функция регулятора 5 скорости; электромеханическая постоянная времени вентильного двигателя

Тд - электромагнитная постоянная двигателя.. Регулирование скорости вентильного двигателя 2 осуществляется за счет воздействия на вход управляе- s мого выпрямителя 21 сигнала с выхода регулятора 12 скорости, на входе которого осуществляется сравнение сигналов регулятора 12 задания по скорости и сигнала обратной О связи Woe.Формирование импульсов, управления тиристорами инвертора 1 осуществляется цепочкой состоящей из последовательно включенных интегратора З.с KJBd40M сброса 4, компаратораtS 5 и распределителя 6 управляющих импульсов. С целыо обеспечения высоких энергетических показателей угол опережения f включения тиристоров инвертора 1 должен быть минимально 20 возможным и равен сумме углов комутации Y и угла запаса еГ на восстановление вентильной прочности. Дпя этого вход компаратора 5 подключается также к выходу датчика 8 тока ин- 25 вертора, а управляюпщй вход ключа 4 сброса-через элемент 10 задержки подключается к выходу нуль-органа инейных напряжений инвертора. В е зультате на входе компаратора 5 30 роисходит сравнение сигнала 1 от датчика тока 8 инвертора и опорного пилообразного напряжения Uon с выхода интегратора 7.

Причем для обеспечения инвариант- 35 нрсти угла р к изменению частоты вращения вентильного двигателя 2 следует изменять наклон пилообразного напряжения так, чтобы он был пропорционален текущему значению скорости. Это осуществляется за счет стабилизации амплитуды 1/в« в замкнутом контуре регулирования, состоящем из последовательно включенных элемента 14 сравнения, ключа 15, дополнительного интегратора 16 и суммирующего усилителя 17, выход которого подключен :к входу интегратора 3 и.к выводу 11 для соединения с управляющим входом регулятора 12 скорости вентильного двигателя. Поскольку текущие значения амплитуды представляют собой решетчатую функцию времени, процесс {Регулирования имеет импульсный характер и определяется работой ключа 15.

I.

Таким образом, введение новых элементов, обеспечивающих стабилизацию амплитуды опорного пилообразного напряжения позволяет упростить систему вентильного двигателя постоянного тока и существенно повысить ее надежность за счет исключения датчика скорости.

Кроме того, в некоторых случаях возможным становится уменьшение габаритов и металлоемкости двигателя, а также обеспечение его работоспособности в тяжелых эксплуатационных условиях.

1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее последовательно включенные интегратор с ключом сбросаj компаратор и распределитель управляющих импульсов, подкгаоченный к входам управления инвертора, датчик тока инвертора, выход которого соединен с входом компаратора, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом через элемент временной задержки с управляющим входом ключа сброса интегратора, вход которого подключен к выводу для соединения с управляющим входом регулятора скоросSMC.Sata ,:--i.4 ти вентильного двигателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности в работе, оно снабжено источником опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента сравнения, входами подключенного к источнику опорного сигнала и выходу интегратора, ключа, дополнительного интегратора и усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, причем управляющий вход ключа соединен с выходом нуль-органа линейных напряжений инвертора. 2. Устройство по п. 1, отлиg чающееся тем, что, с целью улучшения качества переходных процессов, оно дополнительно снабжено выводом для подключения источника сигнала задания по скорости и корректирующим звеном с передаточной функциg ей, соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости, причем усилитель выполнен в виде суммирующего усилителя, вход коCD 4ik торого через корректирующее звено ,связан с вьгоодом для подключения источника сигнала задания по скорости.