Способ импульсного управления вентильным электродвигателем Советский патент 1991 года по МПК H02P6/02 H02K29/06 

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

Целью изобретения является повышение линейности .регулировочных механических характеристик при сохранении пульсаций электромагнитного момента .

На фиг.1 изображена схема устройства управления вентильным электродвигателем; на фиг,2 - диаграммы работы устройства управления вентильным электродвигателем; на фиг.З и

4 - электрические контуры и контурные токи, образованные соответственно на втором и третьем межкоммутацй- онных интервалах; на фиг.5 - ЭДС вращения, наведенные в секциях электродвигателя, и токиупротекающие во время импульса сигнала управления i . и паузы сигнала управления i .

Вентильный электродвигатель, реализующий данный способ управления, содержит многосекционный электромеханический преобразователь 1, двух- полупериодный 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. Электромеханический преобразователь 1 включает в себя секции 11-13 якорной обмотки . и индуктор 14. Устройство управления включает в себя логический блок 15 преобразования сигналов, датчиков 3

ватель может отсутствовать. Выход сумматора 22 подключен к счетному выходу триггера 23, вход уставки нуля которого подключен к выходу формирователя импульсов 16. Элементы 38-43 обеспечивают выключение соответствующего ключа одной из групп преобразователя 2 во время паузы

управляющего сигнала. Элементы 44-49 обеспечивают включение соответствующего ключа другой группы ключей преобразователя 2 в то же время. Сигналы Ugg-Ujj подаются на цепи управле5 ния ключей 4-9 с элементов 26-31, изменяя сигналы управления Uq.-Uq.

Импульсное управление вентильным электродвигателем происходит следующим образом.

0 Предположим, что при включении питания на первом межкоммутационном интервале (фиг.2) по командам датчика 3 включатся ключи 4,8 преобразователя 2. Секции 11,12 обмотки якоря

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение линейности регулировочных механических характеристик при сохранении минимальных пульсаций электромагнитного момента. Способ импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что по командам датчика 3 положения ротора 14 электромеханического преобразователя 1 формируют управляющее воздействие на каждый из ключей 4-9 преобразователя 2 частоты на угловом интервале (if - 2ft/3 с фазовым сдвигом @ 2и/3 для каждого последующего ключа в группе и фазовым сдвигом 8Г IT для каждого из ключей 7,8, 9 другой группы, подключенных соответственно к одноименным секциям 11,12,13 обмотки якоря электромеханического преобразователя 1. В начале каждого межкоммутационного интервала определяют группу ключей, в которой произошла очередная коммутация ключей по командам датчика 3, и осуществляют периодическое включение и выключение ключа этой группы. Дополнительно на этом же коммутационном интервале в противофазе с этим ключом периодически включают и выключают ключ другой группы, который связан с той же секцией, что и первый из упомянутых ключей. Во время импульса управления в соответствующих секциях обмотки якоря наводится ЭДС вращения, направленная встречно току от источника 51 питания. Во время паузы импульса управления образуются новые цепи для протекания тока по секциям обмотки якоря, обусловленного ЭДС вращения. В результате на каждом межкоммутационном интервале секции обмотки якоря обтекают непрерывным током. Сквозные токи от источника 51 отсутствуют. 5 ил. с « ОЭ ел 3 &э

положения ротора в сигналы управления 25 электромеханического преобразователя ч ключами преобразователя 2 частоты, 1 окажутся подключенными к источнику

формирователи 16-21 импульсов, сумматор 22, триггер 23, восемь логических элементов 2ИЛИ 24-31, Мост обратного тока 10 включает в себя диоды 32-37. Вентильный электродвигатель содержит также логические элементы 2И 38-43 с двумя прямыми входами и 2И 44-49 с одним прямым и одним инверсным входами.

Импульсы управления Uynp подаются на первый вход каждого элемента 24, 25, на второй вход которых подается сигнал с соответствующего выхода

триггера 23. Логическое состояние сигналов на выходах триггера 23 определяет прохождение импульсов управления для отключения ключей анодной или катодной группы ключей преобразователя 2 частоты. Функциональный преобразователь формирует по сигналам датчика 3 положения ротора сигналы управления для каждого Ключа преобразователя 2 частоты. Эти сигналы перемножаются с сигналом управления в элементах 38-43 и подаются на управляющие цепи ключей 4-9 через логические элементы 26-31, Логический блок 15 связан с сумматором 22 через формирователи импульсов 16-21, которые формируют импульсы при смене межкоммутационных интервалов. При определенной конструкции датчика 3 функциональный преобразо

питания. Двигатель начнет вращаться. После поворота индуктора (ротора) 14

на угол 0 - в анодной группе клю- .э

чей по командам датчика 3 произойдет отключение ключа 4 и включение ключа

2/|f (Л - --, Переключение ключей 7,8,9 в

i К j

катодной группе будет происходить по сигналам датчика 3 со смещением на угол Of- f относительно ключей 4,5,

6,подключенных соответственно к одноименным секциям электромеханического преобразователя. Указанные угловые интервалы обеспечивает конструкция датчика 3 и логика работы блока 1 5 .

В начале очередного k-ro межкоммутационного интервала выявляют группу ключей преобразователя частоты, в которой произошла очередная коммутация ключей по командам датчика 3 положения, и осуществляют периодическое включение и выключение ключа этой группы. Осуществляется выявление требуемой группы ключей следующим обра- зом. Например, на первом межкоммутационном интервале триггер 23 устанавливается в нулевое состояние по прямому выходу, за счет подачи импульса с. формирователя 16, На инверс

ном выходе 50 установится логическая единица. Это состояние триггера определяет прохождение импульса управления на анодную группу ключей 4,5 и 6. При переходе на второй межкоммутационный интервал триггер 23 переключается под действием импульса с формирователя 21 и импульсы управления на втором межкоммутационном интервале поступает на катодную группу ключей 7,8 и 9.

Рассмотрим электрические процессы происходящие при реализации способа, на примере образующихся структур электрических контуров на втором и третьем межкоммутационном интервалах

В соответствии с диаграммой работы ключей 4-9 (фиг.2) на втором межкоммутационном интервале под действием сигналов датчика 3 положения ротора во время импульса управления будут включены ключи 4 и 9.

В момент паузы управляющего сигнала размыкается ключ 9, так как на втором входе элемента 24 на втором межкоммутационном интервале имеет место логический ноль с инверсного выхода 50 (U) триггера 23 и импульсы управления проходят на катодную группу ключей 7-9 преобразователя 2. Одновременно с переходом логического элемента 43 в логический ноль, логический элемент 49 перейдет в состояние логическая единица и подаст управляющий сигнал на ключ 6 анодной группы, который, как и ключ 9, подключен к секции 13. Ключ 6 на втором межкоммутационном интервале во время паузы управляющего сигнала будет включен.

Во время импульса управления на втором межкоммутационном интервале

ток i от источника 51 будет протекать по секциям 11, 13 через ключи 4,9 (фиг.З). В секциях 11,13 наводится ЭДС вращения е .ц (фиг.5), направленная встречно по отношению

U

ч

к току i. В момент паузы управляющего сигнала выключится ключ 9 и включится ключ Ь, так как секции 11,13 отключены от источника 51 питания. «

1« будет уменьшаться, замыкаясь

Ток

по цепи ключ 4 - секции 11,13 - диод 34 - ключ 4 (участок а-б на фиг.5),

После равенства образуется новая электрическая цепь: ключ 6 секнии 13,11 - диод 32-ключ 6, по которой под действием ЭДС вращения

:П (учас0

0

5

1$-- «

будет протекать ток i

ток б-в). На второй половине второго межкоммутационного интервала, после достижения угла (Jf (фиг.5), ЭДС вращения е ($..(Ј, наводимая в секциях 13,12, превысит ЭДС вращения , наводимую в секциях 12,11. В резуль- тате этого образуется новая электромагнитная цепь: ключ 6 - секции 13, 11 - диод 33 - ключ 6, по которой во время пауз сигнала управления, на

5 второй половине межкоммутационного интервала, под действием ЭДС будет протекать ток i-. Его величина к концу интервала будет увеличиваться, так как увеличивается .

В течение всего межкоммутационного интервала в электродвигателе протекают непрерывные токи, что повышает линейность регулировочных характеристик.

На фиг.5 при первом импульсе управления показан ток i (коммутационный ток), вызванный переключением ключей под действием сигналов датчика 3 положения ротора при переходе

0 на очередной межкоммутационный интервал.

На третьем межкоммутационном интервале по командам датчика 3 будут включены ключи 5 и 9. На счетный

5 вход триггера 23 с формирователя 17 импульсов поступит сигнал через сумматор 22. На прямом выходе триггера 23 установится логический ноль и импульсы управления для выключения

0 ключа будет поступать на анодную

группу ключей, т.е. на этом интервале будет периодически выключаться ключ 5. Одновременно с переходом элемента 39 в ноль, логический эле5 мент 45 перейдет в логическую единицу. Это приведет к подаче управляющего сигнала UM с элемента 30 на ключ 8.

В момент импульса управления по

0 секциям 12,13 будет протекать ток

i. от источника 51 питания через ключи 5,9. При выключении ключа 5 и включения ключа 8 после уменьшения тока

5 i до нуля образуется новая электрическая цепь: ключ 8 - секции 12,13 - диод 37 - ключ 8, по которой под действием ЭДС протекает ток i - . На второй половине третьего межкоммутаВключенное состояние ключей при 1/упр. /

1 2 J 4 5.5 Межкомму/пационные интербалы

Фиг. 2

Фиг 4

Редактор К.Каменская

Техред л.Олийнык

Заказ J435Тираж 355Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ef3-ff

(Риг. 5

Корректор А.Осауленко