Способ импульсного управления вентильным электродвигателем Советский патент 1989 года по МПК H02P6/00 H02K29/06 

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу, и может быть использовано для по- быстродействия, ка:Чества per 1гулирования частоты вращения и уменьшения пульсаций момента вентильных электродвигателей.

Целью изобретения является повышение быстродействия путем обеспечения рекуперации энергии.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства управления вентильным электродвигателем на фиг. 2 - диа- граммы работы устройства; на фиг. 3 . и 4 - электрические контуры и контурные токи, образованные соответственно на 11-м и 111-м межкоммутационных интервалах во время имульса и паузы сигнала управления.

Вентильньш электродвигатель содержит электрическую машину 1, двухполу- периодный преобразователь 2 частоты, датчик 3 положения ротора. Преобразователь 2 частоты включает в себя анодную группу ключей 4-6, катодную , группу ключей 7-9 и диодный мост 10- обратного тока. Электрическая машина 1 включает в себя сек1щи 11-13 якорной обмотки и индуктор 14. Устройство управления включает в себя функциональный преобразователь 15 сигналов датчика 3 в сигналы управления ключами преобразователя 2, формирователи 16-21,импульсов, сумматор 22, триггер 23, два логических элемента 2ИЛИ 24 и 25 и шесть логических эле

5

0

5

0

5

ментов 2И 26-31. Мост 10 обратного тока включает в себя диоды 32-37.

Импульсный сигнал управления подается на первый вход каждого элемента 24 и 25, на второй вход которых подается сигнал с соответствующего выхода триггера 23, логическое состояние сигналов на выходах триггера 23 определ:яет прохождение управляющего сигнала на анодную или катодную группу ключей преобразователя 2 частоты. Функциональный преобразователь 15 . (формирует по сигналам датчика 3 положения ротора сигналы управления для каждого ключа преобразователя 2 частоты. Эти сигналы перемножаются с сигналом управления в элементах 26- 31 и подаются на управляющие цепи ключей 4-9. Логический блок 15 связан с сумматором 22 через формирователи 16-2J -мпульсов, которые формируют импульсы при смене межкоммутационных интервалов. Выход сумматора 22 подключен к счетному выходу триггера 23, вход установки нуля которого подключен к входу формирователя 16 импульсов.

В указанном устройстве способ реализуется следующим образом.

На первом межкоммутационном.интервале триггер 23 устанавливается в начальное состояние по сигналу формирователя 16. При переходе на второй межком1 1утационный интервал триггер; 23 переключается под действием сигнала фор1 шрователя 21 . Переключение

триггера 23 при смене межкоммутационных интервалов обуславливает подачу сигнала управления Uyj. через элементы 24 и 25 поочередно на анодную и катодную группы ключей преобразователя 2 частоты. Рассмотрим электрические процессы на примере образующихся структур электромагнитных контуров на

шаются, замыкаясь соответственно по цепям секции 11 13-9-35 - секции 11 и 13 и секции 11, 12-33-38-35 - секции 11 и 12. Ток i протекает через источник 38 питания, обеспечивая рекуперацию энергии (фиг. 3).

На 111-м межкоммутапионном интер

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение быстродействия путем обеспечения рекуперагрги энергии. Способ импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что на первом межкоммутационном интервале триггер 23 устанавливается в начальное состояние по сигналу формирователя 16 импульсов. При пере

3 положения ротора при импульсе сигнала управления будут открыты ключи

5 и 9. От источника 38 питания проте- ц

15

кает циям

ток 1- 12 и

20

через ключи Ь и У по сек- 13 (фиг. 4). По секциям 11 и 13-протекает спадающий ток i под действием ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении ключа 4 во время перехода на 111-й межкоммутационный интервал.

В начале 111-го межкоммутационного интервала при включении ключа 5 на счетный вход триггера 23 через сумматор 22 поступит импульс с выхода 25 формирователя 17 импульсов. Логическое состояние-на выходах триггера 23 изменится. Теперь управляющий сигнал поступает на катодную группу ключей 7-9, а на анодную группу ключей 4-6 поступают сигналы только от датчика 3 положения ротора, преобразованные в логическом блоке 15.

30

11-м и lil-M межкоммутационных интер- ю действием сигналов датчика валах. Допустим, что на первом межкоммутационном интервале на выходе 39 триггера 23 установился уровень логической единицы (фиг. 2). На этом интервале периодическое выключение и включение ключей происходит в катодной группе под действием сигнала управления. При переходе на второй межкоммутационный интервал триггер 23 переключится под действием импульса с формирователем 21. На его выходе 39 установится уровень логического нуля. Сигнал управления будет поступать через элемент 24 только на анодную группу ключей преобразователя 2« частоты.

В соответствии с диаграммой работы ключей 4-9 (фиг. 2) на 11-м межкоммутационном интервале под действием сигналов датчика 3 положения ротора во время импульса управления будут включены ключи 4 и 9. Ток от источника 38 питания i будет протекать через ключи 4 и 9 по секциям 11 и 13 (фиг. 3). По секциям 11 и 12 че- рез ключи 4 и диод 33 будет протекать спадающий TJDK i под действием ЭДС са- моиндукции, возникающей при выключении ключа 8 в момент перехода на 11-й межкоммутационный интервал (фиг. 2). 0 Спадающий тон обусловлен энергией,- запасенной в индуктивностях секций 11 и 12,на 1-м межкрммутационном интервале.

В момент паузы управляющего сигнала размыкается ключ 4, так как на втором входе элемента 24 имеет место логический ноль с выхода 39 триггера 23. Сигнал управления проходит на анодную группу ключей 4-6 преобразователя 2 частоты. Сигнал управления на катодную группу ключей 7-9 преобразователя 2 частоты не пос-; тупает на 11-м межкоммутационном интервале.

35

Б момент паузы управляющего сигнала токи i и i будут спадать, за- мыкаясь соответственно по цепям: секции 12, 13-34-5-секции 12, и 13 и . секции 11, 13-34-38-35 - секции 1Ги 13. Ток i протекает через.источник ЗВ питания, обеспеч ивая рекуперацию - энергии.

Таким образом, за счет рекуперации энергии форсируется изменение тока в секциях вентильного электродвигателя, т.е. реакция его на входное воздействие. Это обеспечивает повышение быстродействия. Кроме того, при чередовании группы ключей преобразователя частоты удается на каждом межкоммутационном интервале идентифицировать характер энергообмена меяоду источником питания и электромеханическим преобразователем и тем самым стабилизировать форму тока в секциях- так как на втором входе эле- с двигателя, что позволяет выравнить

45

50

55

мгновенные значения электромагнитного момента на каждом угловом интервале и повысить качество регулирования вентильного электродвигателя.

мента 25 меет место логическая еди-: ница с выхода триггера 23. При пау- 1зе управляющего сигнала ключ 9 остается замкнутым. Токи i и ij умень3 положения ротора при импульсе сигнала управления будут открыты ключи

5 и 9. От источника 38 питания проте- ц

кает циям

ток 1- 12 и

через ключи Ь и У по сек- 13 (фиг. 4). По секциям 11 и 13-протекает спадающий ток i под действием ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении ключа 4 во время перехода на 111-й межкоммутационный интервал.

В начале 111-го межкоммутационного интервала при включении ключа 5 на счетный вход триггера 23 через сумматор 22 поступит импульс с выхода формирователя 17 импульсов. Логическое состояние-на выходах триггера 23 изменится. Теперь управляющий сигнал поступает на катодную группу ключей 7-9, а на анодную группу ключей 4-6 поступают сигналы только от датчика 3 положения ротора, преобразованные в логическом блоке 15.

действием сигналов датчика

с

45

с

50

Таким образом, за счет рекуперации энергии форсируется изменение тока в секциях вентильного электродвигателя, т.е. реакция его на входное воздействие. Это обеспечивает повышение быстродействия. Кроме того, при чередовании группы ключей преобразователя частоты удается на каждом межкоммутационном интервале идентифицировать характер энергообмена меяоду источником питания и электромеханическим преобразователем и тем самым стабилизировать форму тока в секциях- с двигателя, что позволяет выравнить

5

мгновенные значения электромагнитного момента на каждом угловом интервале и повысить качество регулирования вентильного электродвигателя.

5

3 о б р

1

Формула изобретения : Способ импульсного управления вентильным электродвигателем, выполненным на базе электромеханического преобразователя с трехсекционной обмоткой якоря, датчиком положения ротора на валу, двухполупериодным преобразователем частоты с ключами анодной и катодной групп, подключенных к трехсенционной обмотке якоря, и диодным мостом обратного тока, при котором по командам датчика положени ротора формируют управляющее воздействие для каждого ключа преобразова- геля частоты на угловом интервале

2

фазовым сдвигом о

.((; -5- с

-3

для каждого последующего ключа в

группе и фазовым сдвигом

ер 1г

для ключей разных групп, подключенных

- О

пежтгп1угтгч лж нв (№t)

e&c/

тон imi

ftOffM

7r

Hol-H Htt UHmefltate

ана.з

к одной секции обмотки якоря, на каждом межкоммутационном интервале периодически включают и выключают один из ключей, на который на данном межкоммутационном интервале подана команда датчика положения ротора, о т- ли.чающийся тем, что, с целью повьвпения быстродействия путем

обеспечения рекупера1дии энергии, в начале К-го межкоммутационного интер- вала выя,вляют группу ключей преобра зователя частоты, в которой произоютв очередная коммутация по командам датчика положения ротора, и осуществляй на данном межкрммутационном интервале указанные включения и выключение ключа той группы, в которой очередная коммутация по командам датчика

положения ротора осуществлялась на (К-1)-м межкоммутационном интервале, I

Ox/uovtMHoe состоянав

XJWOVIUПЧryiu Ujff, ,

e&c/

чи

J

МаЗ-м ftx-uHjf SoAt .i