Способ динамического торможения вентильного электродвигателя Советский патент 1987 года по МПК H02P6/24 

..и

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с вентильными электродвигателями с высокой частотой пуска и останова.

Цель изобретения - повышение КПД путем увеличения тормозного момента и повышение надежности путем выравнивания электромагнитных процессов.

На фиг. 1 представлена функцио- нальная схема вентильного электродвигателя j на фиг. 2 - линейные ЭДС (е) вращения в секциях якорной обмотки (а), диаграммы работы ключей преобразователя частоты при различных ал- горитмах управления вентильным электродвигателем двигательного режима (б) режима противовключения (в), динамического торможения вида Т (г), динамического торможения вида Д (д), симметричного способа динамического торможения (е), несимметричного способа динамического торможения (ж), динамического торможения при двух включенных ключах (з).

Вентильный электродвигатель содержит (фиг. 1) синхронную машину 1.преобразователь 2 частоты и датчик 3 положения ротора.. Электрическая машина 1 включает в себя якорную обмот- ку с тремя секциями 4-6 и вращающийся индуктор 7, установленный на валу 8 (показан условно), на котором размещен также сигнальный элемент 9 датчика 3 положения ротора, причем сигнальный элемент 9 имеет возможность занимать любое угловое положение относительно индуктора 7. Преобразователь .2 частоты выполнен на шести ключах (транзисторах) 10-15, три из которых (10-12) образуют анодную группу, а три других (13-15) -катодную группу. Преобразователь 2 частоты содержит также шесть диодов 16-21 моста обратного тока Датчик 3 положения индуктора выполнен в виде сигнального элемента 9 и чувствительных элементов 22-27. Датчик 3 формирует управляющие сигналы для открывания ключей 10-13 преобразова- теля 2 частоты. Наличие напряжения на чувствительных элементах 22-27 (фиг. 2) свидетельствует о том, что соответствующий ключ преобразователя 2 частоты открыт.

На фиг. 2 диаграммы работы ключей преобразователя 2 частоты иллюстрируют двигательный режим работы вен- тильного электродвигателя, а также

,

)0 |5, 2025

30405 jQ 55

176292тормозной в режиме противовключения, где IH - длительность включенного состояния ключа преобразователя 2 частоты. Кроме того, диаграммы на фиг.2 представляют известные режимы динамического торможения по симметричному и несимметричному способам управления, при которых ключи 10 - 12 анодной группы в преобразователе 2 частоты отключены. Для реализации известных способов управления в двигательном и тормозных режимах необходимо использовать датчики 3 положения ротора с соответствующими расположением чувствительных элементов 22-27 и конфигурацией сигнального элемента 9, сдвинутого на определенное угловое положение относительно индуктора 7, или функциональные преобразователи сигналов датчика 3 положения ротора.

Рассмотрим электрические процессы, происходящие в вентильном элект- родвигателе, например, на втором межкоммутационном интервале при работе в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения вентильного электродвигателя может быть осуществлен за счет образования электрических контуров для протекания тока под действием ЭДС вращения, наводимых в секциях 4-6 при вращении индуктора 7. Для обеспечения наибольшего тормозного момента необходимо использовать для образования электрических цепей секций якорной обмотки электрической машины, в которых наводится максимальное значение ЭДС вращения на межкоммутационном интервале. Максимальное, значение линейной ЭДС вращения на втором межкоммутационном интервале е наводится в секциях 4 и 6.

На фиг. 2 показаны линейные ЭДС вращения. Индексы при е соответст- вуют позициям секций, в которых они наводятся, позиции секций приведены в той последова тельности, в которой они находятся при протекании по ним контурных токов динамического тормо- же ния.

Для образования цепи контурного тока динамического торможения с действующей в -ней линейной ЭДС е достаточно включить один из ключей 13 и 12 преобразователя 2 частоты.

Рассмотрим способ динамического торможения, когда на втором межкоммутационном интервале включен ключ.

31

13 (режим динамического торможения вида Т), В квазиустановившемся режиме динамического торможения вида Т до включения ключа 13 при включенном ключе 11 (интервал А) токи i st (индексы соответствуют позициям секций обмотки якоря на фиг. 1) в сек- циях обмотки якоря протекают по це- пям: ключ 11 секции 5 и 4 диод 16 ключ 11 под действием ЭДС вращение е , ключ 11, секции 5 и 6,диод 18 ключ 11 под действием спадающего участка ЭДС вращения е . При переходе на второй межкоммутационный интервал (В) после отключения ключа

в

54

11 И включения ключа 13 токи i

в

15ь протекают одновременно через ключ 13 и замыкаются по цепям: ключ 13, диод 21, секции 6 и 4, ключ 13 под действием максимальной ЭДС вращения , ключ 13, диод 20, секции 5 и 4, ключ 13 под действием спадающего участка ЭДС вращения е .

При этом как нарастающий ток i

6

-&4

так и спадающий ток i 4 замыкаются внутри преобразователя 2 частоты и протекают одновременно через ключ 13 Обеспечивается режим трехфазного короткого замыкания. Отсутствует рекуперация энергии в источник питания.

Рассмотрим режим динамического торможения, когда на втором межкоммутационном интервале включен ключ 12. В отличие от режима динамического торможения вида Т, когда транзистор (ключ 13) является общим при

в

и

образовании цепей спадающего i j нарастающего i контурных токов, общим для цепей с нарастающим и спадающим токами является диод (режим вида Д), Для реализации этого режим динамического торможения необходимо сигнальный элемент 9 переместить на угол 60 эл. град, в сторону опережа щей коммутации для данного направления вращения. I

В квазиустановившемся режиме динамического торможения вида Д до включения ключа 12 при включенном ключе 13 (интервал А) токи iy i в секциях обмотки якоря протекают по цепям: ключ 13, диод 20, секции 5 и 4, ключ 13 под действием максимальной ЭДС вращения , ключ 13, диод 21, секции 6 и 4, ключ 13 под действием нарастающего участка ЭДС вращения е . При переходе на второ

3

, 176294

межкоммутационный интервал (В).после отключения ключа 13 и включения ключа 12 токи i в отключаемой и i в подключаемой ветвях обмотки якоря , протекают одновременно через диод 16 по цепям: диод 16, источник питания, диод 20, секции 5 и 4, диод 16 под действием ЭДС самоиндукции, диод 16, ключ 12, секции 6 и 4, диод 16 под

JO действием ЭДС вращения е и ЭДС самоиндукции, возникающей в секции 4 при отключении секций 4 и 5 на коммутационном интервале, и под действием максимальной ЭДС вращения е

15 на остальном участке второго межкоммутационного интервала. Диод 16 связывает секции 5 и 4 с источником, и энергия, запасенная в индуктивнос- тях секций 5 и 4, частично рекупери20 руется в источник, что способствует быстрому спаданию тока в них.Ток в секции 6 начинает нарастать со значения, которого он достиг на пре- дьщущем первом межкоммутационном ин25 тервале. После окончания коммутационного .процесса ток в секции 5 не протекает до момента, когда линейная ЭДС вращения превысит ЭДС eg . Далее процессы в вентильном электро30 двигателе повторяются.

,

Режим динамического торможения может быть обеспечен при одновременном включении двух ключей преобразователя 2 частоты на каждом межкоммутационном интервале поочередно из анодной и катодной групп преобразователя 2 частоты. Датчик 3 положения ротора для управления ключами преоб35

40

45

разователя 2 частоты в этом случае выполняют таким образом, что его сигнальный элемент 9 представляет собой два сегмента по 60 эл. град |каждый, расположенные .с промежутком в 60 эл. град. Этот режим динамического торможения полностью эквивалентен с точки зрения создания тормозного момента режиму симметричного динамического торможения. Образова, ние электрических контуров происходит поочередно с помощью ключей анодной и катодной-групп преобразователя 2 частоты. В отличие от симметричного способа динамического торможения

ег используются ТОЛЬКО два ключа на каждом межкоммутационном интервале, а функцию третьего ключа выполняет диод моста обратного тока. Например, на втором межкоммутационном интер51

вале при включенных ключах 13 и 14 в образовании цепи протекания тока участвует диод 21, обеспечивая протекание тока по секции 6 в течение всего интервала. Включение ключа 15 на втором коммутационном интервале (как в известном устройстве) является избыточным.

Таким образом, реализация предлагаемого способа динамического торможения позволяет увеличить тормозной момент и выравнять электромагнитные процессы в вентильном электродвигателе .

Формула изобретения

Способ динамического торможения вентильного электродвигателя с двух- полупериодным преобразователем частоты с ключами анодной и катодной

9 6

групп и диодным мостом обратного тока, заключающийся в том, что вентильный электродвигатель переводят в режим противовключения и отключают одну группу ключей преобразователя частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем увеличения тормозного момента и повышения надежности путем выравнивания электромагнитных процессов, на К-м межкоммутацирнном интервале отключают анодную группу ключей преобразователя частоты, на (К+1)-м межкоммутационном интервале отключают .

катодную группу ключей преобразователя частоты, причем под К-м межкоммутационным интервалом понимается любой временной (угловой) интервал, ограниченный двумя ближайпшми переключениями ключей преобразователя

частоты.

5 СОЕ F }t& is iti 1

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение КПД и надежности. Указанная цель достигается тем, что в способе динамического торможения вентильного электродвигателя на К-дом межкоммутационном интервале отключают анодную группу ключей преобразователя частоты (ПЧ) 2, а на (К+1)-м межкоммутационном интервале отключают катодную группу ключей ПЧ 2. Под К-м межкоммутационным интервалом понимается любой временной (угловой) интервал, ограниченный двумя ближайшими переключениями ключей ПЧ 2. Данньй способ позволяет увеличить тормозной момент и выравнять электромагнитные процессы в вентильном электроприводе . 2 ил . . fF н15 10 /Уч,// л со ч| 05 ГчЭ СО

n.w

г 24. гг

ZS.TJ 2S.Ji 27, Г f

г2. W

,гз./ 3 74. гг

гз.гз

2S.l t

Z7.1S

гъ

/4 75

/3

74 75.

п. И 3 У.г

а.п гг.п

гг,15

ВНИШШ Заказ 2432/53 Тираж 660 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Уж -ород, ул. Проектная, 4