Способ импульсного управления в режиме торможения вентильным электродвигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P6/02 H02P3/24 

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

Цель изобретения - повышение энергетических показателей путем уменьшения частоты переключения ключей преобразователя частоты и повышения жесткости механических регулировочных характеристик путем сохранения энергии, запасенной в электромехани- . ческом преобразователе во время паузы управляющего сигнала.

На фиг.1 изображена схема устройства управления вентильным электродвигателем (в скобках показаны возможные связи элементов с цепями управления ключей преобразователя частоты); на фиг.2 - диаграммы работы устройства управления; на фиг.3,4 -1 электрические контуры и контурные токи, образованные на втором межком- с мутационном интервале, соответственно при включении в паузе сигнала управления ключа анодной группы или ключа1 катодной группы; на фиг.5 - ЭДС вращения, наведенные в секциях электро- ю двиг ателя на втором межкоммутационном интервале.

Вентильный электродвигатель, реализующий предлагаемый способ управления, содержит, например, 3-секци- t5 онный электромеханический преобразователь 15 двухполупериодный преобразователь 2 чаететы, датчик 3 положения ротора. Преобразователь 2 частоты включает в себя анодную группу ключей 20 4-6, катодную группу ключей 7-9 и диодный мост 10 обратного тока с диодами 11-16. Электромеханический преобразователь 1 включает в себя секции 17-19 якорной обмотки и индуктор 20. 25 Устройство управления включает; в себя логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 21-23, 2ИЛИ 24-29, 2И 30-32, ЗИ 33-38, один вход которых выполнен инвертирующим, и 2И 39-41, один вход которых 30 выполнен также инвентирующим. Обмотки 17-19 через преобразователь 2 подключены к источнику питания 42. Перевод вентильного электродвигателя в режим торможения осуществляется при подаче 35 логического сигнала управления 1 на входы 43 и 44. При этом команды с датчика 3 положения инвертируются в элементах 21-23, преобразуются в команды иг4-иг, управления ключей 40 4-9 в элементах 24-29, соответствующие режиму противовключения. Команды управления поступают только на ключи 4-6 анодной группы через элементы 30-32. На выходе элементов 33-41 име- 45 ет место логический О, так как на их инвертирующем входе присутствует логическая 1 с выходов управления 43 и 44, и на ключи 7-9 команды не поступают. Аналогично вентильный JQ электродвигатель может быть переведен в режим торможения за счет перевода ключей катодной группы на работу в режиме противовключения и отключения ключей анодной группы. .

i

Импульсное управление в режиме тор-v можения вентильным электродвигателем I происходит следующим образом.

В режиме торможения с датчика 3 положения ротора периодически формируются импульсы управления для клю- чей преобразователя частоты 2. Капри мер, на втором межкоммутационном интервале с датчика 3 подана команда через логический элемент 32 на ключ 6 (Uge и,фиг,2). В паузе команды импульсов управления на входе 44 имеет место логический О, следовательно, на выходе элемента 32 установится также логический О. Ключ 6 закроется. При импульсе управления ключ 6 вновь откроется. Аналогичное периодическое выключение и включение соответствующего ключа происходит и на других межкоммутационных интервалах.

На втором межкоммутациснном интервале во время паузы команды управления логическая 1 появится только на выходе элемента 36, за счет чего будет включен ключ 5, не связанный с ключами 6,7, которые при включении на втором межкоммутационном интервале реализуют режим противовключения. Включение элемента 36 обеспечивается за счет подачи на его входы сигнала логическая 1 с элементов 26 и 27 и сигнала логический О с входа 44. Логические элементы 30-35, 37-41 на втором межкоммутационном интервале при паузе импульсов управления формируют на выходе логический О, Если логический элемент 36 будет связан выходом с цепью управления ключа 8, а не ключа 5, осуществится периодическое включение и выключение в противофазе с ключом 6 ключа 8, также не связанного с ключами 6 и 7, которые могли бы реализовать режим противовключения на рассматриваемом втором межкоммутационном интервале.

Рассмотрим электрические процессы происходящие при реализации способа, на примере образующихся структур электрических контуров на втором межкоммутационном интервале.

В соответствии с диаграммой работы ключей 4-9 (фиг.2) на .втором межкоммутационном интервале по команде датчика 3 положения ротора во время импульса управления будет включен ключ 6. Под действием ЭДС вращения (фиг.5) по секциям будет протекать ток 14 (фиг.З) по цепи ключ 6, секции 19,17, диод П, ключ 6. В момент паузы импульсов управления размыка

ется ключ 6, так как на втором входе элемента 32 появляется логический О, и включается ключ 5 анодной группы ключей, так как на выходе элементов 26,27 имеет место логическая 1, и, следовательно, на выходе логического элемента 36 имеет место также логическая 1. В момент паузы импульсов управления по секциям элек тромеханического преобразователя 1 будут протекать токи iЈ и i%. Ток i протекает по цепи диод 16, секции 19, 17, диод 11, источник питания 42 диод 16 под действием ЭДС самоиндук- ции, вызванной коммутацией ключа 6 и наведенной в секциях 17 и 19. В цепи ключ 5, секции 18,17, диод I1, ключ 5 начнет протекать ток ig под действием ЭДС вращения е и ЭДС само- индукции, наведенной в секции I7 при размыкании ключа 6. Таким образом, энергия, запасенная в секциях 19,16 к моменту размыкания ключа 6, будет не полностью рекуперироваться в источник питания. Часть ее будет запасаться в секциях 18,17 за счет образования нового электромеханического контура при включении ключа 5.

Рассмотрим электрические процессы происходящие при коммутации на втором межкоммутационном интервале ключ 8 катодной группы. Для реализации этого варианта управления ВЫХОДЕ: логических элементов 37-38 необходимо связать с цепями управления ключей преобразования частоты 1 (номера которых указаны первыми в скобках). Как указывалось, при импульсе управления будет замкнут только один ключ 6. По секциям 19,17 будет протекать ток 1.(фиг.4). В паузе импульса управления ключ 6 разомкнется, а ключ 8 замкнется. Образуются две новые электромагнитные цепи. Первая цепь - диод 16, секции 19,17, диод 11, источник 42 питания с током i|L, протекающим под действием ЭДС самоиндукции, вызванной размыканием ключа 6. Вторая цепь - ключ 8, диод 16, секци 19,18, ключ 8, в которой возникает ток iЈ, протекающий под действием ЭДС вращения е (фиг.5) и ЭДС самоиндукции, наведенной в секции 19 при размыкании ключа 6. Таким обра- зом, часть энергии, запасенной в индуктивности секции 19, перейдет в энергию, накапливаемую в секции 18. Следовательно, как при дополнитель

f

. (

0 5 С 5

5

0

ной коммутации ключа 5 анодной группы (фиг.2), так и при дополнительной коммутации ключа 8 катодной группы часть энергии во время паузы управляющего сигнала будет сохраняться в электромеханическом преобразователе. Кроме того, при данном способе управления во время паузы импульсов управления всегда существуют цепь, по которой протекает ток, т.е. отсутствуют прерывистые токи в электромеханическом преобразователе, что повышает линейность механических регулировочных характеристик и уменьшает пульсации электромагнитного момента.

Способ распространяется на случай, когда дополнительная электромагнитная цепь может быть организована за счет коммутации ключа поочередно из анодной или катодной группы ключей преобразователя частоты. Такая реализация возможна при подключении выходов логических элементов 33-38 к цепям управления ключей, номера которых указаны в скобках (фиг.1) вторыми и третьими. Такое подключение может быть осуществлено с помощью логических элементов ИЛИ с требуемым числом входов. Необходимость в поочередной коммутации возникает при управлении электродвигателями с повышенными требованиями к пульсации момента и частоте вращения.

Таким образом, способ импульсного управления в режиме торможения вентильным электродвигателем обеспечивает повышение энергетических показателей путем уменьшения частоты переключения ключей преобразователя частоты к повышения жесткости механических регулировочных характеристик за счет частичного сохранения энергии в электромеханическом преобразователе во время паузы управляющего импульса, исключения прерывистых токов в секциях электромеханического преобразователя. Кроме того, уменьшаются пульсации электромагнитного момента и частоты вращения вентильного электродвигателя.

Формула изобретения

Способ импульсного управления в режиме торможения вентильным электродвигателем, выполненным на базе электромеханического преобразователя с датчиком положения его ротора и преобразователем частоты с ключами анодной и катодной групп и диодным мостом обратного тока, при котором на каждом межкоммутационном интервале отключают одну из групп ключей преобразователя частоты и по крмандам датчика положения ротора коммутируют ключи другой группы в последовательности, обеспечивающей режим противо- включения электромеханического преобразователя, на каждом межкоммутационном интервале по командам управления включают и выключают ключ коммутируемой группы, на который подана команда от датчика положения, отличающийся тем, что, с

16425728

целью повышения энергетических показателей путем уменьшения частоты переключения ключей преобразователя частоты и повышения жесткости механических регулировочных характеристик путем сохранения энергии, запасенной в электромеханическом преобразователе, яа каждом межкоммутационном интервале дополнительно в противофазе с указанным ключом включает и выключает ключ Другой группы, который подключен к секции электромеханического преобразователя, непосредственно не связанной с теми ключами преобразователя частоты, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда от датчика положения ротора.

to

15

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение энергетических показателей путем уменьшения частоты переключения ключей преобразователя частоты и повышения жесткости механических регулировочных характеристик путем сохранения энергии, запасенной в электромеханическом преобразователе во время паузь: импульсов управления. Способ импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что отключают, например, ключи 7,8,9 катодной группы преобразователя частоты 2 и по командам датчика положения 3 коммутируют ключи 4,5,6 в пос- ледовательносг т, обеспечивающей режим противовключения. На каждом межкоммутационном интервале, например втором, по командам импульсов управления периодически включают и выключают ключ 6. Выключение к включение ключа 6 осуществляют по командам импульсного управления, формирующихся на выходе логических элементов 30-38. Дополнительно на втором межкоммутационном интервале в противофазе с ключом 6 периодически включают один из ключей 5,8. В результате энергия, запасенная в секциях 9,17 обмотки якоря к моменту размыкания ключа 6, будет не полностью рекуперироваться в источник питания. Часть ее будет запасаться в секциях 18,17 обмотки якоря за счет образования нового электромеханического контура при включении ключа 5 или 8, Аналогичные процессы будут протекать и на других межкоммутационных интервалах. 5 ил. i (Л о го ел ГО

Катодная группа

К цепям цпрабяения ключей №1

4 НМ7)

HflfrV

5

5(5,в,в)

5(8,5,8)

6

6(6,9,9)

«Ш

u IUU .-j

ЮЦУШШ

ДВиеа/пемный режим роботы ВЈ

Ретин

npomuBoS/tfto- иения ВЦ

Дополнительная коммутация ключей анодной

at WUfMbt

5 ирулпы

fflfl

т

ПШ

ушшп

щи

1ЛП

ШУ

1М

1ГШ

Пополнительная коммутация 5 ключен

ключе

- -г катодной

ЛШ i. гРУппы

ш

Метоммутоцион интервалы

ные Фиг.2

фиг.З

4f

2-ой МК-интервал Фиг. 5