Устройство для управления гистерезисным электродвигателем Советский патент 1982 года по МПК H02P7/36 H02K19/08 

Изобретение относится к электро;технике и может быть использовано для управления гистереэнсным двигателем в пусковом и рабочем режимах.

В ряде случаев для обеспечения надежного запуска гистерезисного двигателя необходим- режим форсажа по напряжению. При возможно использовать либо два раздельных источни ка питания - для пускового и рабочего режимов, либо к основному источнику подключать устройство вольтодобавки.

Для получения высоких энергетических характеристик двигателя в рабочем режиме необходимо использовать режим перевозбуждения, состояний в искусственном увеличении намагничен;ности ротора. Для исключения развозбуждения гистерезисного двигателя в процессе работы целесообразно применять способы импульсного намагничивания ротора.

Известно устройство для питания гистерезисного двигателя, содержащее инвертор напряжения,- в цепь питания которого послеговательно с пepвичны л источником питания включен выпрямитель блока вольтодобавки, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора вольтодобавки. Преобразователь вольтодобавки, представляющий собой двухтактный магнитополупроводниковый усилитель мсяцности, питается от первичного источника постоянного тока. Управление транзисторными ключами преобразователя осуществляется от блока управления вольтодобавкой.

Данное устройство обеспечивает форсированшлй запуск гистерезисного двигателя и амплитудное перевозбуждение его после входа двигателя в синхронизм 11.

Однако применение данного устройства для импульсного перевозбуждения не представляется возможна-, так как фронты нарастания и спадания импульса напряжения оказываются сильно затянутыми во времени ввиду наличия на входе инвертора сглаживающего питания конденсатора большой емкости. Кроме того, понижение напряжения питания с целью перевозбуждения двигателя сопровождается большими позмущениями по моменту, что может В1азвать развозбуждение двигателя и ухудшение его энергетических характеристик в рабочем режиме.

Наиболее близким к изобретению является устройство для управления гистереэисншл электродвигателем, содержащее инвертор напряжения с разделительным ключом в цепи питания, источ ник импульсов, подключенный параЛлел но указанному ключу через управляемый разрядный ключ, блок формироваИия параметров импульсов и канал управления инвертором. Ланное устройство позволяет осуществить питание гистерезисного двигателя в рабочем {Ьежиме с импульсныгперевозбуждением 2 . Недостатки .этого устройства состо ят в том, что оно не дает возможности осуществить форсированный по напряжению запуск гистерезисного двига теля, что приводит к увеличению времени запуска. Кроме того, использование известного устройства для импульсного намагничивания приводит к большому изменению мгновенной вели чины электромагнитного момента и к качаниям ротора. Целью изобретения является сокращение времени запуска и улуч1 1ение энергетических характеристик гистерезисного двигателя. Поставленная цель достигается тем что в устройство для управления гистерезисным электродвигателем введены блок управления запуском и регулятор фазы выходного напряжения инвертора, включенный последовательно в канал . управления инвертором, причем управляющие входы упомянутого регулятора и разрядного ключа связаны с блоком формирования параметров импульсов и блоком управления запуском. При этом устройство может быть вы полнено так, что управляющие входы регулятора фазы выходного напряжения инвертора и разрядного ключа объединены и соединены с блоком; формирования параметров импульсов и блоком управления запуском через введенный логический двухвходовой элемент ИЛИ или так, что управлдаощий вход разрядного ключа соединен через введенный логический двухвходовой элемент ИЛИ с первыми выходами блока формирования параметров импульсов и блока управления запуском, второй ко торого подключен ко входу блока формирования параметров импульсов, соед ненного вторым выходом с управля1ощиг1 входом регулятора фазы выходного напряжения инвертора. На фиг. 1 изображен вариант выпол нения устройства с объединенными вхо дами разрядного ключа и регулятора фазы;на фиг. 2 - устройство с трехфазнь-м инвертором напряжения с 180 коммутацией ключей и регулятором фазы, управляющим двумя ключами одного плеча инвертора; на фиг. 3 - устройство с регулятором фазы, управляющим одним ключом инвертора. Устройство для упр авления гистерезисным электродвигателемсодержит инвертор 1 (фиг. 1) напряжения с разделительным ключом 2 в цепи питания, источник 3 импульсов, подключенный параллельно ключу 2 через управляемый разрядный ключ 4, блок 5 формирования параметров импульсов, канал управления инвертором, выполненный в виде последовательно соединенных задающего генератора 6, регулятора 7 фазы выходного напряжения инвертора и распределитель 8 импульсов. Управляющие входы регулятора 7 фазы и разрядного ключа 4 объединены к соедине. ы с блоком 5 формирования парамет-ров импульсов: и блоком 9 управления запуском через логический двухвходоBof; элемент 10 ИЛИ. Гистерезисный электродвигатель 11 подключен через инвертор 1 к блоку 12 постоянного напряжения. При включении регулятора 7 фазы между распределителем 8 импульсов и инвертором 1 (фиг. 2) управляющий вход регулятора 7 подключен ко второму выходу блока 5 формирования параметров импульсов, вход которого подключен ко второму выходу блока 9 управления запуском, а регулятор 7 фазы содержит два логических элемента И-НЕ 13 и 14 и два логических элемента НЕ 15 и 16, включенных между распределителем В импульсов и управляемыми ключами одного плеча инвертора 1. При управлении одним ключом инвертора 1 регулятор 7 фазы содержит последовательно соединенные логические элементы НЕ 17 и И-НЕ 18 (фиг. 3). Устройство, изображенное на фиг.1, работает следую1тщм образом. Запуск двигателя осуществляется при повшченном форсированном уровне Напряжения питания. Для этого по команде блока 9 .управления запуском замыкается разрядный ключ 4, подключая источник 3 импульсов питания последовательно с блоком 12 постоянного напряжения в цепь питания инвертора 1. По окончании запуска и входе двигателя в синхронизм, блок 9 управления запуском двигателя вырабатывает команду на размыкание ключа 4. Разрядный ключ 4 размыкается, отключая источник 3 импульсов, что приводит к понижению напряжения питания двигателя до рабочего уровня, одновременно с понижением напряжения регулятор 7 фазы изменяет фазу питающего напряжения, исключая возмущения по .моменту. Здесь изменение фазового положения результирующего вектора напряжения происходит за счет изменения в определенный момент фазы тактового импульса на входе распределителя 8 имиг льсов.

При работе в синхронном намагничивающие импульсы создаются путем кратковременного подключения источника 3 импульсов последовательно с блоком 12 постоянного напряжения при замыкании разрядного ключа 4 Управление ключом 4 осуществляется от блока 5 формирования параметров импульсов через логический элемент 10 ИЛИ. Блок 5 задает момент включения импульсов, их длительность и частоту следования, одновременно управляющий сигнал с блока 5 поступает на регулятор 7 фазы, который задает фазовое положение результируюцего вектора напряжения относительно синхронной системы координат, обеспечивающее максимальную намагниченность ротора, и, следовательно, наилучшие энергетические характеристики двигателя.

Для получения оптимальных энергетических характеристик рабочего режима в зависимости от типа двигателг необходимо регулировать фазовое положение результирующего вектора напряжения при импульсном перевозбуждении . В устройстве (фиг. 2) при запуске двигателя, одновременно с замыканием разрядного ключа 4 по команде блока 9 управления запуском блок 5 формирования параметров иглпульсов формирует команду, отключающую регулятор 7 фазы. Таким образом, в процессе запуска двигателя регулятор 7 фазы не вмешивается в работу привода, и управление инвертором осуществляет ся сигналами распределителя 8 импуль сов. При входе двигателя в синхронизм намагничивающие импульсы создаются путем кратковременного подключения источника 3 импульсов через разрядный ключ 4 последовательно с блоком 12 постоянного напряжения. Управление разрядным ключом 4 осуществляется блоком 5 формирования параметров импульсов через логический элемент 10 ИЛИ. Необходимое фазовое положение результирующего вектора напряжения в момент намагничиваНИН достигается путем изменения естественной коммутации ключей инвертора 1. Для изменения фазы результи рующего вектора на 60° необходимо управлять двумя ключами плеча инвертора. Для этой цели и служат логические элементы 13, 14, 15 и 16, на баз которых построен регулятор 7 фазы. Зо время прохождения намагничивающег импульса по команде блока 5 формирования параметров импульсов регулятор Т фазы запрещает прохождение управляющих сигналов с распределителя 8 импульсов и вырабатывает сигналы управ ления ключс1ми одного плеча инвертора 1, размыкается ранее замкнутый

ключ и за лкается разомкнутый. Изменение коммутации кличей инвертора приводит к изменению фазового положения в пространстве результирующего вектора напряжения во время импульса.

После прюхождения намагничивающего импульса управляющер воздействие на регулятор 7 фазы со стороны блока 5 формирования параметров импульсов прекращается, и управление ключами

инвертора 1 осуществляется сигналами распределителя 8 импульсов. Восстанавливается естественная коммутация ключей .

Устройство, изображенное на Фиг. 3,

обеспечивает изменение Лазового псложения результирующего вектора напряжения при и myльcнoм намагничивании на 30°. Здесь регулятор 7 фазы выполнен в виде двух последовательно

соединенных логических элементов 17, 18 НЕ и И-НЕ, включенных в цепь управления одного ключа инвертора 1, размыкание которого на время прохождения импульса приводит к необходиMOMV noBODOTV результиоующего векто,ра напряжения. Работа устройства аналогична работе устройства по фиг. 2. Таким образом, использование изобретения позволяет осуществить форсированный по напряжению запуск гистерезисного двигателя, что значительно сокращает время разгона ротора до синхронной скорости, перевод двигателя на рабочее напряжение без резких изменений момента и импульсный режим питания в рабочем режиме, что улучшает энергетические характеристики электродвигателя. Формула изобретения 1.Устройство для управления гистерезисным электродвигателем, содержащее инвертор напряжения с раздели тельным ключом в цепи питания, источник импульсов, подключенный параллельно указанному ключу через управляемый разрядный ключ, блок формирования параметров импульсов, и канал управления инвертором, отличающееся тем, что, с целью сокращёния времени запуска электродвигателя и улучмения его энергетических характеристик, в устройство введены блок управления запуском и регулятор фазы выходного напряжения инвертора, включенный последовательно в канал управления :инвертором, причем управляюгдае входы упомянутого регулятора и разрядного ключа связаны с блоком формирования параметров ш-тульсов и блоком управления запуском. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что в него введен логический двухвходовой элемент ИЛИ, причем управляющие входы регулятора фазы выходного напряжения инвертора и разрядного ключа объединены и соединены с блоком фдрмирования параметров импульсов и блоком управления запуском через указанный элемент ИЛИ.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него дополнительно введен логический двухвходовой элемент ИЛИ, причем управлятощий вход разрядного ключа соединенчерез указанный элемент ИЛИ с первыми выхопами блока формирования

параметров импульсов и блока управ пения запуском, второй выход которого подключен ко входу блока формирования параметров импульсов, соединенного вторым выходом с управляющим входом регулятора фазы выходного напряжения инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР ft 140881, кл. Н 02 К 19/08, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР 705636, кл. Н 02 Р 7/36, 1979.

Ю 1 5 I

l/7.f