Способ управления вентильным двигателем Советский патент 1976 года по МПК H02M5/04 H02M5/04 H02P5/46 

Известен способ управления вентильным двигателем, содержащим синхронную машину и преобразователь частоты и числа фаз с неявно выраженным звеном постоянного тока, нутем подачп импульсов управления на вентили, работающие в инверторном режиме сипфазно изменепию э. д. с. двигателя.

Этот способ обеспечивает невысокий к. п. д. и низкую перегрузочную способность двигателя.

Осповпыми отличительными особенностями предлагаемого способа является то, что для повышения к. п. д. и перегрузочной способности двигателя импульсы управления инверторным режимом вырабатывают путем сравнения сигналов, пропорциональных интегралу э. д. с. двигателя, с сигналами, пропорциональными амплитудному значению тока указанного звена.

На фиг. 1 показана принципиальная схема преобразователя частоты и числа фаз; на фиг. 2 - эквивалентная схема иреобразователя; на фиг. 3 - эпюры токов и напряжений; на фиг. 4 - принципиальная схема датчика э. д. с. двигателя; на фиг. 5 - принципиальная схема датчика тока звена постоянного тока; на фиг. 6 - принципиальная схема устройства управления вентилями.

гателя автоматически поддерживаются заданные условия коммутации тока в инверторном режиме работы вентилей 1. В частности, можно поддерживать постоянный угол опережепия зажигания р в диаиазоне изменения тока синхронной машпны 1 от О до некоторого задан1 ого значения и постоянного угла погасания б - в диапазоне изменения тока машины 2 от заданного значения до зиачеПИЯ, ограничиваемого с помощью автоматической токовой отсечки, которая воздействует на вентили 1, работающие в выпрямптельиом режиме.

Поясним сущность предложения иа примере элементарного однофазного инвертора, схема которого показана на фиг. 2, где /i и LI - источник э. д. с. и индуктивность цепи неременного тока; /о и LZ - источник э. д. с. и индуктивность цепи постоянного тока; 3, 4,

5, 6 - идеальные управляемые вентили.

Па фиг. 3 представлены графпки величин, характернзующих работу инвертора по схеме

)иг. 2; /ь гк.з.

- ток короткого

L,

замыкания цени 7 переменного тока; /о - ток цепи 8 постоянного тока.

дующую задачу: в какой момент времени при указанных выше условиях должны нодаваться сигналы управления на вентили 3-6 инвертора, чтобы угол погасания б 0.

Обозначим максимальное значение тока 12 - /:2,т1 Проведем на графике JK.S. на расстоянии /2|„ от экстремумов кривой i к.з. две линии параллельно оси времени. Очевидно, что точки пересечения линий /jm с кривой i.s. и будут являться ответом на иоставленную выше задачу. Точки, в которых должны вырабатываться сигналы, на фиг. 3 выделены кружочками. Остальные точки пересечений должны быть отброшены с помош,ью какоголибо логического устройства.

При желании иметь угол погасания б - t detii линии ,1 следует нровести не на расстоянии /2,11 от экстремумов кривой 1к,з., а на расстоянии / -f kl к.з.„, . Легко проследить, что при последнем условии угол погасания будет б idem

Таким образом, чтобы осуш,ествить такое управление, необходимо раснолагать, величи 1ами, пропорциональными 1к.з. и гг, а также величинами, пропорциональными их экстремальным значениям.

Величина, пронорциональпая JK.H. , может быть получена с помощью узла, схема которого показана на фиг. 4. Первичная обмотка 9 трансформатора 10 включена на источник э. д. с. /1 (или источник напряжения). Вторичная обмотка 11 нагружена на цепь, содержащую большую индуктивность L и небольшое сопротивление.

Очевидно, что на этом сопротивлении будет выделяться сигнал, пропорциональный

1 к.з. - /-ь

Величина, пропорциональная /.,,i, может быть получена с помощью узла, схема которого показана па фиг. 5. Опа включает сопротивление 12 измерительного шунта (трансформатора тока), разделительный веитиль 13, зарядную емкость 14, разрядное сопротивление 15. Очевидно, что сигнал на выходе этого узла при определенных параметрах элементов с.хемы будет пропорционален 2Таким же образом может быть получен сигнал, пропорциональный /к.з.ш

Чтобы выработать сигналы управления, полученные сигналы, пропорциопальные (к.з. f 1.-.З.Ш , 2П1 . необходимо сравнить друг с друтом в он;ределенной последовательности, вытекающей из предыдущего описания.

Индуктивность машины 2 независимо от частоты практически сохраняется постоянной. Это позволяет распространить на него и работающий в совокупности с ним нреобразователь сделанные выше выводы. При большем числе фаз принципиальных отличий в рассмотренные выше узлы не вносится.

На фиг. 6 для иримера ириведена схема узла управления вентильным двигателем, построенная по предлагаемому способу. Допустим, что вентильный двигатель выполнен по схеме фиг. 1.

Трехфазное линейное напряжение двигателя подается на первичные обмотки 16трансформатора 17. Вторичные обмотки 18 трансформатора 17 образуют три цепи, содержащие индуктивности 19 и сопротивления. Приче.м величина этих сопротивлений /.iC wL, где Lm - величина индуктивности 19. Параллельно сопротивлениям включены первичные обмотки трансформаторов 20, 21, 22 (в принципе это может быть один трехфазный трансформатор). Сигналы вторичных обмоток 23 указанных трансформаторов 20-22 с помощью вентилей 24 выделяются на сопротивлениях 25 и 26. Причем на сопротивлении 25 выделяется сигнал, пропорциональный амплитудным значениям сигналов вторичных обмоток трансформаторов (току короткого замыкания двигателя), а на сонро1ивлении 26 - сигиал, пропорциональный заданному току звена 27 постоянного тока (фиг. 1) (он онре деляет постоянную величину угла онережения). На сопротивление 26 подается также

сигнал, пропорциональный току звена 27. Легко проследить, что па сопротивлении 26 выделяется наибольший из двух поступающих на него сигналов (один - заданный, постоянный, другой - переменный).

В моменты, когда напряжение обмотки 23 превышает разность выделяемых на сопротивлениях 25 и 26 напряжений, ноложительный потенциал нроходит на базу одного из триодов 28 триггера 29 и закрывает его, что

вызывает открытие второго триода 30. В следующий нолунериод положительный сигнал обмотки 23 запирает второй триод 30, что вызывает открытие первого триода 28.

Моменты открытия и запирания триодов

28, 30 являются сигналами для подачи имнульсов уиравления на соответствующие вепти.ти 1 преобразователя с необходимым опережением зажигания, которое обусловлено выбранными нроиорциями сравнивае.мых

между собой величин.

Формула изобретения

Способ управления вентильным двигателе.м, содержащим синхронную машину, преобразователь частоты и числа фаз с неявно выраженным звеном ностоянного тока, путем подачи импульсов управления на вентили,

работающие в инверторном режиме синфазно изменению э. д. с. двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д. и перегрузочной способности двигателя, импульсы управления инверторным режимом вырабатывают путем сравнения сигналов, пропорциональных интегралу э. д. с. двигателя, с сигналами, пропорциональными амплитудному значению тока указанного звена.

Ы

27

±г

Риг.

ЭТ (. 1.

12

1i