Способ управления бесконтактным двигателем постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H02K29/06 H02P6/10 

(54)СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ БЕСКОНТАКТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится.к электротехнике и может быть использовано :для управления бесконтактными электродвигателями постоянного тока и двигателями постоянного тока. Известен способ управления бескон тактными двигателем постоянного тока путем широтно-импульсного формирования напряжения в обмотке электродвигателя постоянного тока посредством периодическогсэ псдключения электро двигателя к монофазному регулятору, причем подключение электродвигателя к каждой фазе регулятора происходит на определенный временной интервал, максимальная относительная продолжительность которого равна 1/т, где m - число фаз многофазного регулятора 1 . К недостаткам такого способа; управления можно отнести то, что при снижении частоты вращения до определенного значения невозможно обеспечить безразрывный ток и соответствен но требуемую энергетику и перегрузоч ную способность двигателя при заданной частоте подключений. Наиболее близким по технической сущности к, предлагаемому является способ управления бесконтактным дви гателем постоянного тока, при котором задают интервал коммутации ключей коммутатора по сигналам датчика положения ротора и периодически на интервале коммутации подключают двигатель к сети с частотой f на время ty, и отключают от сети на время t, причем , и изменяют отноtnшение К в соответствии с требуекым моментом вращения 2 Недостатком такого способа управления является наличие значительных по мощности радиопомех- в сети вследствие больших пульсаций потребляемого от сети разрывного тока. Для устранения этого недостатка необходим входной фильтр, значительно увеличиванадий массу и габариты устройства. Кроме того, недостатком является также большая амплитуда пульсаций тока в секциях обмотки якоря и в элементах коммутации, вследствие чего снижается выходная мощность и динамический диапазон регулирования привода при заданной частоте ШИМ, а при ее повышении увеличиваются динамические потери в элементах коммутации, что также приводит к снижению выходной мощности. Это особенно сильно проявляется для электрических машин с малой электромагнитной постоянной времени якоря, что характерно для высокоэффективных электрических машин с большой кратностью пускового тока. Цель .изобретения - повышение удел НЕлх энергетических показателей при одновременном снижении уровня радиопомех в сети и расширении динамического диапазона регулирования. Поставленная цель достигается тем что согласно способу управления бесконтактным двигателем постоянного то ка формируют дополнительно N-1 после довательностей импульсов той же частоты f , с тем же коэффициентом заполнения ,/T, сдвигают каждую последовательность импульсов относительно предыдущей на время и осуществляют подключение и отключение двигателя к сети в соответствии с длительностью импульсов каждой после довательности, где N - количество се рий импульсов в последовательности, а Т - период следования импульсов в серии каждой последовательности. На чертеже представлены, временные диаграммы токов () шести (для примера) сформированных серий импуль сов, суммарных токов ) в фазе обмотки якоря и потребляемого от сети тока 1 (заштрихованные части диаграмм) ., Каждая из шести (N 6) серии импульсов характеризуется периодом Т следования импульсов в серии, одинаковым для всех серий. Начало каждого импульса одной серии сдвинуто относительно аналогично ему импульса пре дыдущей и последующей серии на интер вал, равный T/N, так, что ток i, сдвинут относительно тока i на интервал 1T/N, ток i относительно ток. i на интервал 2T/N, ток на интервал 3T/N и т.д. Коэффициент заполнения K, (в общем случае может быть разным в разных сериях) является управляемой величиной. Способ управления позволяет при реализации одновременно снизить габа риты и массу устройства при заданной выходной мощности, а также уровень радиопомех в.сети, расширить динамический диапазон привода, и использовать более низкочастотные полупровод никовые приборы. Снижение габаритов и массы устройства объясняется тем, что снижается амплитуда пульсаций тока в устройстве управления и в фазах электрической машины пропорционально количеству серий. Уменьшение пульсации тока на частоте широтно-импульсной модуляции снижает тепловые потери в устройстве и позволяет за счет этого увеличить основную гармоническую составляющую тока, т. е. увеличить вращающий момент. Уменьшение уровня помех в сети обеспечивается переходом от разрывного потребляемого из сети тока к вез- разрядному, уменьшением амплитуды его пульсации и увеличением частоты пульсации, что пропорционально снижает массу и габариты входных фильтров. Расширение динамического диапазона привода объясняется следующим. Обычно диапазон регулирования скорости вращения при широтно-импульсном регулировании ограничивается невозможностью получения низких скоростей вращения и низких моментов. Это явление особенно сильно проявляется в приводе с токоограничением, т. е. на искусственной механической характеристике, и связано с тем, что для двигателей с высокой кратностью тока при снижении скорости вращения, и, следовательно, противоЭДС вращения, резко увеличивается ток, что может вывести из строя регулятор и машину. Для исключения этого необходимо уменьшить коэффициент заполнения широтно-импульсной модуляции, что вызывает, однако, резкое увеличение действующего значения тока при заданном среднем и увеличение динамических потерь в полупроводниковых элементах. Дальнейшее снижение коэффициента заполнения и снижения скорости вращения с одной стороны, ограничено превышением тепловых потерь от пульсаций тока в якоре двигателя над номинальным, с другой - ограниченными частотными свойствами полупроводниковых элементов. Применение предложенного способа управления позволяет при заданной частоте широтно-импульсной модуляции получить эквивалентную частоту, определяющую пульсации тока в двигателе в N раз выше, т.е. расширить динамический диапазон и снизить частотные требования к полупроводниковым элементам. Кроме того, использование этого способа регулирования особенно эффективно для беспазовых машин с индуктором на основе редкоземельных магнитов, имеквдих наиболее Iвысокие удельные энергетические пока;затели, но обладающие низкой электрической постоянной времени якоря. I Формула изобретения Способ управления бесконтактном вигателем постоянного тока, при котором задают интервал коммутации ключей коммутатора по сигналам датчика положения ротора и периодически на интервале коммутации подключают двигатель к сети с частотой f на время ty, и отключают от сети на время Ц , -n+tn-f;-T. причем ti и измеь яют отношение соответ