Способ управления в зоне искусственной коммутации вентильным электродвигателем и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК H02K29/06 H02P6/00 

в зоне искусственной коммутации периодическое поочередное включение тиристоров 2-7 инвертора 1 осуществляют с задаиньм углом опережения, контролируют с помощью чувствительных элементов 18-23 коммутационные токи, протекающие через, тиристорь 2- 7, и при очередном повороте ротора синхронной машины 8 на полюсное деление и при наличии коммутационного тока выключают тиристоры выпрямителя 9,После окончания процесса коммутации тирис Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления вентильными двигателями, имеющими звено постоянного тока.

Цель изобретения - повьшение надежности и быстродействия вентильного электродвигателя за счет уменьшения зоны искусственной коммутации.

lia фиг.1 изображена блок-схема устройства управления вентильным электродвигателем в зоне искусственной коммутации; на фиг.2 - функциональные связи между системой импульсно-фазового управления (СИФУ) инвертором и блоком контроля тока вентилей; на фиг.З - диаграммы сигналов на выходах функциональных: блоков; на фиг.4-7 - токи в функциональных узлах устройства управления, I.

Устройство для управления в зоне

искусственной коммутации вентильным электродвигателем, содержит управля- е.мьй инвертор 1, включающий в себя m тиристоров 2-7, выход управляемого инвертора 1 подключен к якорной обмотке синхронной машины 8, а основной вход - через управляемый выпрямитель 9 к источнику питания, регулятор 10 частоты вращения с тремя входами, два из которых подключены соответственно к задатчику частоты вращения и датчику 11 частоты вращения, третий вход подключен к первому силовому выводу управляемого ключа 12, а выход - к управляющему входу вьтрямителя 10 через систему 13 имторы выпрямителя 9 включают. В результате обеспечивается совмещение естественной и искусственной комнута ции, что улучшает динамические показатели злектропривода в режиме пуска во всем диапазоне частот вращения, так как коэффициенты момента и ЭДС синхронной машины 8 изменяются плавно. Обеспечивается автоматический переход на принудительную коммутацию при отсутствии естественной коммутации. 2 с.п.ф-лы. 7 ил.

пульсно-фазового управления. Устройство также содержит систему 14 им- пульсно-фазового управления инвертором 1, датчик 15 положения, выход 5 которого подключен к первому входу системы 14 импульсно-фазового управ- ления инвертором 1, ко второму входу которой подключен выход блока 16 синхронизации, связанного с якорной

0;обмоткой синхронной машины 8. Кроме того, устройство содержит блок 17 контроля тока вентилей, датчик тока, выполненньй в виде m чувствительных элементов 18-23, логический элемент

5 ИЛИ 24, логический элемент И 25. Выходы блока 17 контроля тока вентилей подключены ко входам логического элемента ИЛИ 24, .выход которого подключен к первому входу логического

0 элемента И 25, ко второму, входу которого подключен выход датчика положения 15, и второй силовой вывод управляемого ключа 12. п-й чувствительный элемент датчика тока включен последовательно с п-ым тиристором инвертора 1. Выход логического элемента И 25 подключен к управляющему входу ключа 12. Причем через п обозначается очередной открывающийся ти0 ристор инвертора 1. Дополнительно

устройство управления может содержать регулятор 26 тока выпрямителя и датчик тока 27 выпрямителя.

Блок 17 кон гроля тока вентилей

5 выполнен в виде m логических элементов И 28-30 (фиг.2), причем выход п-го чувствительного элемента, напри5

мер 18, включенного последовательно с п-ым тиристором, например 2, подключен к первому входу п-го логического элемента if, например 30, блока 17.- Ко второму входу п-го логическо- го элемента И, например 30, подключен выход системы 14 импульсно-фазо- вого управления, связанньш с управля- ющи м входом (п+1)-го тиристора инвертора, например 2.

Блок 17 контроля тока вентилей контролирует момент времени, когда коммутационный ток тиристора, который должен выйти из работы, станет равным нулю.

Способ управления вентильным электродвигателем в зоне искусственной коммутации осуществляется следующим образом.

В области низких частот вращения, а также при отработке фиксированных перемещений, когда вьщелить ЭДС вращения в цепи статора двигателя невозможно или затруднительно, управление двигателем осуществляется от датчика положения 15. При этом включение, например, тиристора 2 будет происходить в момент времени t, +utx (фиг.3,4), т.е. в момент появления сигнала датчика положения 15. Двигатель (синхронная машина 8) работает в зоне искусственной коммутации.

С повьппением частоты вращения блок 11 синхронизации обеспечивает подачу управляющих импульсов с помощью системы импульсно-фазового управления в определенной последовательности. Сдвиг этих импульсов соответствует заданному углу опереже- ния управления. С момента подачи управляющего импульса начинает развиваться процесс коммутации вентилей инвертора (фиг.5). Так, например, включен тиристор 2 инвертора и, если подан упомянутый сигнал в момент t, , то ток в тиристоре 2 будет уменьшаться, а в тиристоре 3 будет возрастать. Выпрямленный ток вентильного двигателя при этом не. изменяется. Если коммутационный ток тиристоров 2 больше тока удержания, то сигнал U на выходе чувствительного элемента 18 датчика тока равен логической единице, если меньше тока удержания, то равен логическому нулю.

В момент времени t сигнал с датчика положения через логический эле

633904

мент И 24 и ключ 12 начинает закрывать выпрямитель, вследствие чего уменьшаются токи тиристо ров 2 и 3. При с этом, ввиду разных значений токов в момент Cj ток 1 снижается до нуля несколько раньше, чем в случае, -соответствующем фиг.4. Длительность спадания тока 1 в режиме искусствен- 10 ной коммутации можно приблеженно определить так

.t;.

15

Можно также видель, что в. усло0

5

0

0

5

виях разных скоростей спадания токов в режиме искусственной, коммутации ток If выпрямителя 9 будет прерывистым, если Ij 0,5lj, и непрерывным для условия T-i 0,5lj. Принципиально важным является то, что время, в течение которого на вьтрямитель необходимо подавать блокирующий импульс на его запирание, по ширине непрерывно уменьшается, стремясь к нулю.

Таким образом, коммутация осуществляется в два этапа: на первом ток уменьшается за счет ЭДС двигателя, на втором - за счет воздействия на вьтрямитель 9. Упомянутый процесс повторяется периодически через каждые 60 эл.град. кривой напряжения инверторов поочередно в анодной и катод5 ной вентильных группах.

На фиг.6 представлен тот же процесс, но при других начальных условиях, например при большой ЭДС двигателя. Его особенностью является то,

0 что снижение тока I, до нуля не приводит к уменьшению тока 1 до нуля, он лишь несколько уменьшается при поступлении сигнала с датчика 15 положения. Выпрямленный ток при этом

5не прерывается, хотя уменьшается на величину л за время лс . Функционирование блоков 17,24,25,12 в этом случае ничем не отличается от процесса, рассмотренного ранее.

С дальнейшим ростом ЭДС двигателя происходит плавный переход к машинной коммутации. Этот процесс представлен на фиг.7. При этом ток 1 становится равным нулю ранее, чем поступает сигнал с датчика 15 положения (он представлен на соответствующей оси штриховой линией). Так как ключ 12 в этом случае оказывается закрытым, то блокирующий сигнал на выпрямитель не по

ступает вообще Таким образом, осуществляется машинная коммутация с углом опережения управления вентилями инвертора, определяемым угловым положением управляющих импульсов тиристоров относительно соответствующих кривых ЭДС инвертора.

Совмещение естественной и искусственной коммутации в режиме пуска улучшает динамические показатели системы привода, так как коэффициент момента и ЭДС двигателя изменяется плавно в процессе разгона системы привода. Улучшение динамических по- казателей характерно во всем диапазоне частот вращения от нуля до частоты вращения, соответствующей началу машинной коммутации.

Повьппается наде(ность работы вен- тильного электродвигателя за счет автоматического перехода на принудительную коммутацию при отсутствии естественной коммутации.

Формула изобретения

1, Способ управления в зоне искусственной коммутации вентильным электродвигателем, включающим в себя ти- ристорный инвертор и управляемый вы- пpямитeльJ при котором периодически поочередно включают тиристоры инвертора в последовательности, обеспечивающей поворот магнитодвижущей силы

якоря в заданном направлении на полюсное деление5 периодически запирают тиристоры управляемого выпрямителя при повороте ротора на полюсное деление, контролируют ток силовой цепи электродвигателя и при равенстве его нулю включают в соответствии с полярностью напряжения питани я тиристоры управляемого выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия за счет уменьшения зоны искусственной коммутации, указанное поочередное периодическое включение тиристоров инвертора производят с заданным углом опережения, контролируют коммутационный ток, протекающий через тиристоры iинвертора, при очередном повороте ротора на полюсное деление и при наличии коммутационного тока выключают

тиристоры выпрямителя, после оконча-

0 5

0

5

g

5

0

5

c

0

ния коммутационного процесса производят указанное включение тиристоров выпрямителя.

2. Устройство для управления в зоне искусственной коммутации вентильным электродвигателем, содержащее управляемый инвертор, включающий в себя тиристоры, выход которого подключен к якорной обмотке синхронной машины, а силовой вход через управляемый выпрямитель - к источнику питания, регулятор частоты вращения с тремя входами, два из которых подключены соответственно к задатчику частоты вращения и датчику частоты вращения, третий вход подключен к первому силовому выводу управляемого ключа, а выход - к управляющему входу выпрямителя через систему импульсно-фазо- вого упр ления выпрямителем, систему. импуЛьсно-фазового управления инвертором, датчик положения, выход которого подключен к первому входу системы импульсно-фазового управления инвертором, к второму входу которой подключен выход блока синхронизации, связанного с якорной обмоткой синхронной машины, датчик тока, отличающееся тем, что, с целью повьш1е- ния надежности и быстродействия, в него дополнительно введены логический элемент И, блок контроля тока вентилей, включающий в себя га логических элементов И, га-входовый логический элемент ИЛИ, а датчик тока выполнен в виде га чувствительных элементов, п-й из которых включен последовательно с п-м тиристором инвертора, выход п-го чувчтвительного элемента подключен к первому входу п-го логического элемента И блока контроля тока вентилей, к второму входу которого подключен выход системы импульсно-фазового управления инвертором, связанный с управляющим входом (п+1)-го тиристора, выходы блока контроля тока подключены к входам логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу логического элемента И, к второму входу которого подключены выход датчика положения и второй силовой вывод управляемого ключа, выход логического элемента И подключен к управляющему входу ключа.

фи.

Фив. 5

Фиг.6

Редактор И.Сегляник

Составитель А.Иванов Техред Л.Сердюкова

Заказ 6375/50 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

фие.7

Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повьшение надежности и быстродействия за счет уменьшения зоны искусственной коммутации. Указанная цель достигается тем, что в способе управления вентильным электродвигателем СлЭ со со со Фиг. т