Способ управления вентильным электродвигателем Советский патент 1988 года по МПК H02K29/06 H02P6/00 

ел

00 4

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с многообмоточными вентильными электродвигателями.

Цель изобретения - повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя путем уменьшения тепловых потерь в обмотках якоря, обусловленных токами, протекаюшими в отключенных от источника питания секциях обмоток якоря в режиме работы двигателя на регулировочной характеристике.

На фиг. 1 показана блок-схема вентильного электродвигателя с двумя трехсек- ционными обмотками якоря; на фиг. 2 - принципиальная схема источника управляющих сигналов ключами преобразователей частоты вентильного электродвигателя; на фиг. 3 - эпюры напряжений в узлах блок- схемы на фиг. 1; на фиг. 4 - осциллограмма тока секции обмотки якоря вентильного электродвигателя с при регулировании тока ключами противоположных, чем в предлагаемом способе, групп; на фиг. 5 - осциллограмма тока секций обмотки якоря вентильного электродвигателя (фиг. 1).

Индексы при напряжениях, изображенных на эпюрах на фиг. 3, соответствуют позициям блок-схемы на фиг. 1 и принципиальной схемы на фиг. 2.

Вентильный электродвигатель содержит электрическую машину 1 (фиг. 1) с индукто- ро.м, имеющим число пар полюсов , и двумя обмотками якоря (п 2). Первая обмотка 2 содержит три секции () 3-5, а вторая обмотка 6 - три секции 7-9. Обмотки сдвинуты друг относительно друга на фиксированный угол л/трп л/б. Первая обмотка 2 якоря связана ключами 10-15 анодной и катодной групп первого преобразователя 16 частоты с источником 17 питания, а вторая обмотка 6 якоря - ключами 18 - 23 анодной и катодной групп второго преобразователя 24 частоты с указанным источником 17 питания. По сигналам источника 25 управляющих сигналов ствляется управление ключами преобразователей 16 и 24 частоты. Наличие напряжения на управляющих входах управляемых ключей 10-15 и 18-23, например транзисторов, свидетельствует о том, что они открыты. Ключи каждого из указанных преобразователей 16 и 24 частоты снабжены диодами мостов обратного тока. Источник 25 управляющих сигналов снабжен управляю- шим входом 26, на который подаются сигналы на регулирование тока вентильного электродвигателя. Наличие напряжения на входе 26 свидетельствует о том, что обмотки якоря вентильного электродвигателя отключены от источника 17 питания.

Источник 25 управляющих сигналов может быть выполнен как по разомкнутой схеме на базе генератора импульсов и рас5

пределителя, так и по замкнутой, например, с использованием датчика положения ротора.

Регулирование тока в обмотках вентильного электродвигателя по входу 26 также возможно осуществлять как по разомкнутой схеме от внешнего генератора 27 импульсов, так и по замкнутой схеме с применением датчика тока вентильного электродвигателя и порогового элемента.

0 Источник 25 управляющих сигналов имеет выходы 28-39 (фиг. 2), подключенные к управляющим выводам ключей соответственно 10-15 и 18-23. Он выполнен на базе датчика 40 положения ротора с двумя комплектами чувствительных элементов. Первый комплект чувствительных элементов имеет выходы 41-43, связанные с управляющими выводами ключей 10-15 первого преобразователя 16 частоты через функциональный преобразователь 44. Первые три выхода

0 функционального преобразователя 44 связаны с управляющими выводами ключей 10- 12 анодной группы преобразователя 16 частоты через блок 45 схем ЗАПРЕТ. Вторые три вывода функционального преобразователя 44 связаны с управляющими выводами ключей 13-15 катодной группы преобразователя 16 частоты через блок 46 схем ЗАПРЕТ.

Второй комплект чувствительных элементов имеет выходы 47-49, связанные с упQ равляющими выводами ключей 18-23 второго преобразователя 24 частоты через функциональный преобразователь 50. Первые три выхода функционального преобразователя 50 связаны с управляющими выводами ключей 18-20 анодной группы преобразователя 24

5 частоты через блок 51 схем ЗАПРЕТ. Вторые три выхода функционального преобразователя 50 связаны с управляющими выводами ключей 21-23 катодной группы преобразователя 24 частоты через блок 52 схем ЗАПРЕТ.

0 Седьмые выходы функциональных преобразователей 44 и 50 подключены к управляющим входам 53 и 54 соответственно второго 55 и первого 56 распределителей импульсов такового управления, первые выходы 57 и 58 которых подключены соответственно к управляющим входам блоков 51 и 45 схем ЗАПРЕТ, а вторые выходы 59 и 60 - к управляющим входам соответственно блоков 52 и 46 схем ЗАПРЕТ. Информационные входы распределителей 55 и

Q 56 объединены и служат управляющим входом 26 источника 25 управляющих сигналов.

Датчик 40 положения ротора может быть любого типа, например индуктивный с под- магничиванием. На его выходах 41-43 и

5 47-49 (фиг. 2) формируются сигналы о положении ротора электрической мащины 1, смещенные в комплектах для рассматриваемого случая (фиг. 3) друг относительно

друга на vru.T 2л/3р. Д.мительрю гь каждого сигпа.ла соответствует угловому noFioporv ротора на угол л. Сигна.чы второго комплекта чувствительных элементов отстают от сигналов иервог Г) комн.к-кта на д.тнтель- ность, соответствующую угловому повороту ротора па у1ол л/бр.

Способ управления вентильным электродвигателем с источником 25 у1фа лию1цих сигна.тов осупн ствляется следу1оп1им об|)а- 30 м.

Пу сть ротор вентильного электродвигателя вращается и на управляюпип ) вход 28 источника 25 управлнкипих сигналов поступают импульсы токового регулирования. При этом регу. 1ирование тока в обмотках 2 и 6 якоря электродвигате. 1я осуигествляегся посредством коммутации только одной из групп ключей каждого из преобразователей 16 и 24 частоты. Например, па иптерва.пе вре.мепи /1 -/2 (фиг. .1) регулирование осупич твляет- ся посредством коммутации ключей 15 и 23 катодных групп соответственно преобразователей 16 и 24 часкггы. В функцио}1а.ть- ных преобразователях 44 и 50 осуществляется контроль смен межкоммутационпы.х интервалов и при смене межкоммутационпого интервала, например, в момент времени / во второй обмотке 6 якоря отключают от источника 17 питания секпию 7 указаппой обмотки якоря К.ЛЮЧОМ 18 анодной группы второго преобразователя 24 частоты.

После указапной смены межкоммута- пионных интервалов во второй обмотке 6 якоря в момент времени /2 коммутируют ключ 23 катоднс й rpyinibi второго преобразователя 24 частоты. Наряду с этим контролируют смены межкоммутанио1 11ых инте|ь валов в первой обмотке 2 якоря. Hoc/ie очередной смены в первой обмотке 2 яко)я в момент времени i,- коммутнрует ключ 19 ан(.)дной группы irrojioro npeo6i-)a (овате.чя 24 час готы.

1 абота ключей преобразова ге.1я ti час готы осу1пествляе1ся ана. югичпо с в)е ь пным сдвигом, СОО1 ветст1ик)П1им уг ловому повороту )а па го,1 л/))

Экснерименгальпо установ, 1ено. что, ec;iu на нос.чедуюпи й половине ((|)иг. 4) межк(А1МУтанион11ого интервала в обмотке якоря после естествепной перекоммутации, панример, к.тючами аиод1()й rpvnnbi иреоб- разова1еля частоты осу1нествлять импу.;п,с- Hf)e т(жовое pei у.ти 1ован11е ключом той же анодной группы указанного н|1еобразовате- ля частоты, то возможно открьггие анода ОДНС1Й (.тойки и одноименной rpyinibi ваемому к.тючу и протекание пмпу.льсных токов в нан;)авлсч1ми, в к(ггором н)отека, 1 спадающий ток отк,1юченной от источника литания секции iioc.ie естес: венной нере- коммугации ключами анодной грущим ука- занно1 о нреобразовате.тя час 1 оты.

Нап)отив ес.ти па порой HO.IOBHHI (фиг 5) межкомму анионного ин1Ч рвала в

рассматриваемой обмотке якс. ря (К н1ест- втять регули)ование токов. во.де11ству я на

К.ЛЮЧ катодной группы, то В(.)ЗМОЖНО OTKplil

тие диода, нп нтирующего отк,1юченный ключ анодной грунны, и протекание нмпу, 1ьсного тока в направлепии, противопо,1ожном направлению, в котором протекал спадаюн1ий ток отключенной от источника нитання секции HOi.,ie естественно нерекоммутапни к.лю- чамн а1 одной группы казанного преобразо вателя частоты.

Для сравнепия способа управления вентильным электродвигателем со способом, к котором регу.лировапие тока осунгествляется к,чючами противоположных, чем в описанном

5 способе, грунп, приведепы осцилло раммы токов секции вептильпого э,тектродвигате,пя с чис,том секций //; 3 (фиг. 4 и 5). На фиг. 4 приведена осциллограмма тока в секции вентильного э.тектродвнгателя. регу.лн- руемого ключами противоположных, чем в

0 описанном способе, rpyini; на фиг. 5 - осциллограмма тока в секции 7 вептильного электродвигателя, управляемого по пред, 1а- |-аемому способу.

Практически регулирование токов ocynie5 ствляется воздействием па ключи только одной из групп преобразователей частоты. В этом случае и.мпульсы тока появляются либо на интервале времени f-y-t (фиг. 5), ,чибо на интервале времени /.) - /.(. Такой режим работы также характеризуется повьнпенпы0 ми потерями в меди обмоток якоря.

Применение способа унравления вентильным электродвигателем позволяет исключить протекание токов в отключепных от источника питания секциях обмоток яко)я

5 вентильного электродвигате, 1я, возникаю- Hiee за счет трансформаторных связей указанных секций с секциями обмоток якоря, в которых осуществ,1яе1ся регу,тированне токов. Это снижает потерпев меди обмоток

Q якоря в отк,1К)чепных от ист(.)чника питания секциях обмотки якоря, чем повьнпаюгся энергетические показате.пи э, 1ектроме хани- чес ко1Ч) преобразователя.

(Снижение мощности потерь в э,ектро- механическом преобразовате.ле умепьшает

5 массу требуемог о тен.юотвода и средств активного ох,лаждепия. Наряду с этим ра.и р - ка ключе11 и диодов мо1. та обратно о гока пр(Ч)бра ователей частоты от имн,1ьсов наводимого тока также способствую снижении/ потерь в э,1ектр()механическом п)собразова0 теле, у.мещ п1ает массу ()1() Ten, ioi;p вода и cpe.TCTii ак1ивно|-(1 ох, 1ажденнн На ря.ду с этим разгрузка к.;к)чеи и inujoi; мос та об)атного тока преоб} )азовагс,1еп частоты ог имну,1ьсов наводимого гока 1ак.с

е снособ1-твует снижещж) 1М)те|11 ti сплоппи э.1ектрон ии1 часги венти.1ьных .н-ктродииг. re.ieii. Все способе гиу1 -т применению таких э,)одвигате. в сисгемах I U ix трон|1НВОД .IB aiviопомпых on ьс ктои.

Формула ii:io6pereHU,4

CJiocon управления неитиль.ным лекгро- лишагчмсм 1 чис:и)М пар полюсов Р и двумя / (-(.екциоиными обмотками HKOJIH, сдЕ инуты- 1И л П г относительно друга на угол

2nip

каждая H.i которых подключена мере,

иргоГ)ра.и)наre. ib часготи с анодной и катодной группами ключе к источнику нитания, нрн котором коммутируют ключи ()дио11 из r|iyi H каждого преобра:«)иате.1Я частоты на каж. юм меж .коммутапионном ннтерва, |е об- М01КН якоря и )егулиру10 1 юки и |Г)мот ка яко)Я, кон гролнруюг CMeniii мсжкомму- - iiiiHoiMibix HHU iHia/ioii в обмотках якоря и

н)н смене межк()ммутационног(1 И1;терва,;1а в одной из обмоток якоря отключаюг от ис- T(j4HHKa нитания одну из секций этой обмотки якоря к.:ж)чом, нагфимер, анодной группы преобразователя частоты указанной обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем ум(М{ьи1ения TeiLTOBbix потерь в обмотках якоря при работе двигателя па регулировочной характеристике, после указанной CMeiibi межкоммутационпых интервалов коммутируют ключи катодной группы преобразователя частот) упомянутой обмотки, а ipn смеп( межкоммута 1нопного интервала на Д1)(М1 обмотке якоря коммутируют ключи а) , реобрнзовател Я частоты 1ерной из указап 1)х обмоток якоря.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя путем уменьшения тепловых потерь в обмотках якоря при работе двигателя на регулировочной характеристике. Для этого в способе управления вентильным электродвигателем коммутируют ключи одной из групп преобразователей 16 и 24 частоты обмоток 2 и 6 якоря вентильного двигателя, контролируют смену межкоммутационных интервалов в обмотках 2 и 6. При смене межкоммутационного интервала в одной из обмоток, например обмотке 6, отключают от источника 17 питания одну из ее секций (например,- секцию 7) ключом 18 анодной группы преобразователя частоты, например преобразователя 24, и коммутируют ключ (например, ключ 23) катодной группы преобразователя 24 частоты. Затем устанавливают факт смены межкоммутационного интервала в другой обмотке 2 и коммутируют ключ 19 анодной группы преобразователя 24 частоты. В результате исключается протекание токов в отключенной секции 7 обмотки 6, возникаюш,их за счет трансформаторной связи секции 7 с секциями обмоток 2 и 6 якоря, в которых регулируется ток. Это снижает потери меди в отключенной секции и потери в силовой части за счет разгрузки ключей и диодов обратного моста. 5 ил. i (Л

028 025

Риг.з

.

3

I

J

8