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

Изобретение относится к электро- jехникс и может бмть использовано н регулируемых электр приводлу с Г1е.нтил Н Гм ш.к j 0,1иигателемс

Целью изобретения является повышение линейное 1 и регулировочных механических характеристик при сохранении минимальных пульсаций чл ктро- магяичного момента.

Нч Ъиг. 1 изображена схема ycipf-и- 1Вй управления иентт тт, очектродвигателем; на фиг. 2 - диаграммы работы устройства управления; на фиг. 3 и фиг о 4 - электрические контуры и контурные токи, образованные соответственно на втором и третьем межкоммутационных МК интервалах во время импульсов и паузы команды управления; на фиг. 5 - ЭДС вращения, наведенные в секциях электродвигателя и токи, протекающие во время импуль

NJ

i и

паузы команды

са управления управления in.

I

Вентильный электродвигатель, реализующий данный способ управления, содержит многосекционный электромеханический преобразователь 1, двух- полупериодный преобразователь 2 частоты, датчики положения ротора 3. Преобразователь 2 частоты включает в себя анодную группу ключей 4-6, катодную группу ключей 7-9 и диодный мост 10 обратного тока. Электромагнитный преобразователь 1 снабжен секциями 11-13 якорной обмотки и индуктором 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, восемь логических элементов 2 ИЛИ 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 211 44-49 с одним прямым и одним инверсным входами.

Импульсы управления подаются на первый вход каждого элемента 24, 25, на второй вход которых подается сигнал с соответствующего выхода триггера 23. Логическое состояние сигналов на выход.чх триггера 23 определяет прохождение импульсов управления на анодную или катодную группу ключей преобразователя 2. Функциональный преобразователь 15 формирует по сигналам датчика 3 положения ротора команды для коммутации каждого ключа преобразователя 2 частоты. Эти команды перемножаются с импульсами управления в элементах 38-43 и подаются на управляющие цепи ключей 4-9 червя логические элементы 26-31.

Логический блок 15 евязан с сумматором 22 через формирователи импулсов 16-21, которые формируют импульсы при смене межкоммутационных интервалов. Выход сумматора 28 подключен к счетному выходу триггера 23, вход установки 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 com6460254

ветствующего ключа другой группы ключей преобразователя 2 частоты в это же время. Сигналы Uae-U подаются на цепи управления ключей 4-9 5 с элементов 26-31, изменяя импульсы управления .

Способ импульсного управления вентильным электродвигателем осуществляется следующим образом.

10

Предположим, что при включении питания на первом межкоммутационном интервале (фиг. 2), по командам датчика положения включатся ключи 4, 8 преобразователя частоты 2. К источнику питания подключаются секции 11, 12 обмотки якоря электромагнитного пре образователя 1, выполненного на базе синхронной машины. Двигатель начнет вращаться после поворота индуктора

i

(ротора) 14 на угол О -

к j

в анод0

5

Переключение клюной группе ключей по командам датчи- 5 ка 3 произойдет отключение ключа 4 и включение ключа 5. Угловой интервал включенного состояния каждого ключа

,, 21Г составляет 0.

i К. j

чей 7-9 в катодной группе будет происходить по командам датчика 3 со смещением на угол Q г и относительно ключей 4-6 анодной группы, подключенных соответственно к одноименным секциям обмотки якоря электромеханического преобразователя 1„ Указанные угловые интервалы обеспечивает конструкция датчика 3 положения и логика работы логического блока 15.

Q В начале К-го межкоммутационного интервала выявляют группу ключей преобразователя частоты, в которой произошла коммутация ключей под действием команд датчика 3 положения

5 ротора и осуществляют периодическое включение и выключение ключа в той группе, в которой очередная коммутация под действием команд датчика 3 осуществлялась на (К-1)-м межкоммуQ тационном интервале. Происходит это следующим образом. Например, на первом межкоммутационном -интервале логический сигнал U51 триггера 23 устанавливается в нулевое состояние

по прямому выходу 50, за счет подачи импульса с формирователя 16. На инверсном выходе 51 установится логическая единица. Это состояние триггера определяет прохождение импульса

управления на катодную группу ключей (7-9). При переходе на второй межкоммутационный интервал триггер 23 переключается под действием импульса с формирователя 21 и импульсы управления на втором межкоммутационном интервале поступают на анодную группу ключей 4-6 „

Рассмотрим электрические процессы происходящие при реализации способа управления на примере образующихся структур электрических контуров на втором и третьем межкоммутационных интервалах.

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

В момент паузы импульсов управления Uunp размыкается ключ 4, т.к. на втором межкоммутационном интервале на втором входе элемента 25 имеет место логический ноль с инверсного выхода триггера 23 и импульс управления проходит на анодную группу ключей 4-6 преобразователя 2 частоты. Одновременно с переходом логического элемента 38 в ноль, логический элемент 44 перейдет в состояние логической единицы и подаст управляющий сигнал на ключ 7 катодной группы, который как и ключ 4 подключен к секции 11 . Ключ 7 на 2-м межкоммутационноч интервале во время паузы импульсов управления будет включен.

Во время импульса управления на втором межкоммутационном интервале ток i будет протекать от источника 52 по секциям 11, 13 через ключи 4, 9 (фиг. 3). В секциях 11, 13 наводится ЭДС вращения (фиг. 5), направленная встречно по отношению к току ij .В момент паузы импульса управления выключается ключ 4 и включается ключ 7. Т.к. секции 11, 13 отключены от источника 52 питания, ток i 1 будет уменьшаться, замыкаясь по цепи: ключ 9 - дчод 35 - секции 11, 13 - кл-оч 9 (участок а-б, фиг. 5). После равенства i 0 образуется новая электрическая цепь: ключ 7 - диод 37 - секции 13, 11 - ключ 7, по которой под действием ЭДС вращения е м будет протекать ток i5 на участке б-в (фиг. 5),

Одновременно образуется еще орг.& электрическая цепь; ключ 7 - диод 36 - секции 12, 11 - ключ 7, по которой под действием ЭДС вращения е 42.-4 будет протекать то i . Эт. электрическая цепь будет возникать до середины межкоммутанионного интервала, пока ЭДС е12н,.не станет меньше е.. По мере уменьшения ЭДС е 1г , ток i 3 в паузе импульса управления также будет уменьшаться.

В течение всего межкоммутационного интервала в двигателе протекают непрерывные токи, это повышает линейность регулировочных характеристик. .

Па фиг. 5 при первом импульсе управления показан ток i K - это коммутационный ток, вызванный переключением ключей под действием команды датчика 3 положения ротора при переходе на очередной межкоммутационный интервал.

На 3-м межкоммутационном интервале под действием команды датчика 3 будут включены ключи 5 и 9. Па счетный вход триггера 23 с формирователя 17 импульсов в начале птого межкоммутационного интервала поступит импульс через сумматор 22. Па прямом выходе 50 триггера 23 установится логический, ноль и импульс управления для выключения ключа будет поступать на катодную группу ключей. Т.е. на этом интер- 5 вале будет периодически выключаться ключ 9. Одновременно с переходом элемента 43 в ноль, логический элемент 49 перейдет в логическую единицу. Это

5

0

5

0

приведет к подаче импульса управления

U

28

с элемента 28 на ключ 6, который

откроется.

0

В момент импульса управления по 5 секциям 12, 13 будет протекать ток iu от источника 52 питания через ключи 5, 9 (фиг. 4). При выключении ключа

9 и включении ключа 6 после уменьше. ц ния тока i до нуля образутеся новая

электрическая цепь: ключ 6 - секции 13, 12 - диод 33 - ключ 6, по которой под действием ЭДС протекает ток i .

у

Одновременно с этой целью в паузе импульса управления на первой половине межкоммутационного интервала образуется дополнительная цепь: ключ 6 - секции 13, 11 - диод 32 - ключ 6, по которой протекает ток i под действием спадающего участка ЭДС вращения.

5

Таким образом способ управления обеспечивает повышенную линейность регулировочных характеристик за счет непрерывности токов во время паузы сигнала управления благодаря образованию электромагнитных цепей, по которым протекает ток под действием ЭДС вращения. Кроме того, реализуется управление, при котором на каждом межкоммутационном интервале электромагнитные процессы повторяются, что выравнивает пульсации электромагнитного момента на межкоммутационных интервалах и особенно важно при реализации моментных двигателей или двигателей с повышенной равномерност вращения „

Применение данного способа управления при частоте управляющего сигнала кратной частоте вращения вентильного электродвигателя и при появлении импульса управления в конце межкоммутационного интервала позволит одновременно с увеличением линейности сохранить жесткостьз регулировочной характеристики двигателя в

ью

1646025У

Области малых частот вращения, что

существенно скажется на разрешающей способности при реализации следящих . электроприводов.

Формула изобретения

Способ импульсного управления

вентильным электродвигателем по авт.св. К 1464262, отличающийся тем, что, с целью повышения линейности регулировочных механических характеристик при со5 хранении минимальных пульсаций электромагнитного момента, на каждом межкоммутационном интервале в противофазе с периодически выключаемым и включаемым по командам

0 управления ключом одной группы преобразователя частоты дополнительно по командам управления включают и выключают ключ другой группы, который подключен к той же секции

5 обмотки якоря электромагнитного преобразователя, что и первый из указанных ключей.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение линейности регулировочных механических характернееитч при сохранении минимальные пульсации электромагнитного момента. Спосо импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что по командам датчика 3 положения ротона 14 электромеханического преобразоватепя 1 формируют управляющее воздействие ,лля каждого и ключей 4-9 непосредственного преобразователя частоты 2 на угловом интервале ( 2fr/3 с фазовым сдвигом Q ,, 2U73 ддч каждого после- д гющего ключа в группе и разовым сдаигом Q.. I1. для 1слючей разных групп, подключенных к одноименным секциям 11-13 обмотки якоря электромеханического преобртзователч, на к-ом межк ммутацнонном ннгерпяле определяют группу юточей, в которой произоила очередная коммутация и периодически включают и выключают ключ той группы, в которой произошла очередная коммутация на К-1 межкоммутационном интервале и в противофэзе с этим ключом включают и выключают ключ другой группы, связанный с той же секцией обмотки якоря, что и первый из упомянутых ключей. В результате в паузе импульсов управления появляются до- полнитапьные цепи для протекания тока под действием спадающего участка ЭДС вращения, что снижает пульсации электромагнитного момента и повышает жесткость регулировочных характерно- тик в области ьчзких частот вращения. 5 ил. (f. С

Анодная группа

катодная еруппа

Uunp

ФорпироСшпель импульсобфц% 7

Фиг.1

Фиг.

I ЫЛ

1Ц