Способ стабилизации мгновенной частоты вращения ротора гистерезисного электродвигателя

 

СПОСОБ СТАБШШЗАЦИИ МГНОВЕННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЫЕНИЯ РОТОРА ГИСТЕРЕЗИСНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ,при котором контролируют изменение мгновенной частоты вращения ротора, выделяют .ее низкочастотную составляющую, определяемую собственной частотой качаний ротора, и изменяют режим питания электродвигателя, отличающийс я тем, что, с целью снижения времени переходного процесса установления заданной частоты вращения и повышение экономичности за счет снижения мощности потерь, контролируют фазу низкочастотной составляюп(ей мгновенной частоты вращения ротора, устанавливают факт превышения нестабильности частоты вращения заданного уровня, по достижению низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротора заданного значения измеряют фазу текущего значения напряжения питания и по достижении ею заданного значения увеличивают среднее значение полупериода напряжения питания , по времени совпадающего с задан (Л ным значением фазы низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения , повторяют указанные операции с частотой, кратной частоте низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротсрра. О) 4; 00 СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А (1) Н 02 P 7/Зб ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3501312/24-07 (22) 18. 10 ° 82 (46) 30.06.85. Бюл. М 24 (72) С.В.Прудников и В.Н.Тарасов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.316.718.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР у 534015,кл. Н 02 Р 7/42, 1976.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Ф 420070, кл. Н 02 P 7/Зб, 1974. (54)(57) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ МГНОВЕННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ГИСТЕРЕЗИСНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ,при котором контролируют изменение мгновенной частоты вращения ротора, выделяют .ее низкочастотную составляющую, определяемую собственной частотой качаний ротора, и изменяют режим питания электродвигателя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения време„„SU„„1164850 ни переходного процесса установления заданной частоты вращения и повышение экономичности за счет снижения мощности потерь, контролируют фазу низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротора, устанавливают факт превышения нестабильности частоты вращения заданного уровня, по достижению низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротора заданного значения измеряют фазу текущего значения напряжения питания и по достижении ею заданного значения увеличивают среднее значение полупериода напряжения питания, по времени совпадающего с заданным значением фазы низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения, повторяют указанные операции с частотой, кратной частоте низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротдра.

1164850

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам управления синхронным электроприводом, и может найти применение в прецизионном электроприводе телеметрическ..х устройств, в гироскопических приборах на базе гистерезисного электродвигателя °

Использование гистерезисного электродвигателя в автономном электропри-10 воде связано с решением двух задач: обеспечение высоких энергетических показателей и стабилизация мгновенной частоты вращения ротора. От решения последней задачи зависит точность записи и воспроизведения в телеметрических устройствах, точность гироскопического прибора и т.д.

Известен способ стабилизации мгновенной частоты вращения ротора N синхронного гистерезисного электродвигателя, при котором параметрически изменяют" режим питания электродвигателя путем формирования по цепям статора импульсов напряжения заданной фазы относительно напряжения питания с частотой в 5-10 раз больше частоты собственных качаний ротора электродвигателя (1 g.

К недостаткам данного способа мож-30 но отнести относительно большие энергетические затраты, поскольку импульсы формируются и в том случае, когда качания ротора электродвигателя отсутствуют. Постоянно следующие импульсы создают серьезные помехи.

Наиболее близким к изобретению является способ стабилизации мгновенной частоты вращения ротора гистерезисного электродвигателя, при ко- 40 тором контролируют изменение мгновенной частоты вращения ротора электродвигателя, выделяют ее низкочастотную составляющую, определяемую собственной частотой качания ротора, и изменяют режим питания электродвигателя с тем, чтобы компенсировать изменение мгновенной частоты вращения ротора P2). .Недостатком данного способа яв- 50 ляется длительный переходный процесс стабилизации мгновенной частоты вращения ротора. Кроме того, процесс демпфирования сопровождается существенным изменением параметров пита- 55 ния (частоты, фазы и амплитуды напряжения) с частотой, равной частоте собственных качаний ротора электродвигателя, что приводит к циркуляции мощности по всем цепям системы источник питания — электродвигатель с соответствующими затратами энергии.

Цель изобретения — снижение вреI мени переходного процесса установления заданной частоты вращения и повышение экономичности за счет снижения .мощности потерь.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу стабилизации мгновенной частоты вращения ротора гистерезисного электродвигателя, при котором контролируют изменение мгновенной частоты вращения ротора, выделяют ее низкочастотную составляющую, определяемую собственной частотой качаний ротора, и изменяют режим питания электродвигателя, контролируют фазу низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротора, устанавливают факт превышения нестабильности частоты вращения заданного уровня, по достижению низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротора заданного значения измеряют фазу текущего значения напряжения питания и по достижении ею заданного значения увеличивают среднее значение полупериода напряжения питания, по времени совпадающего с заданным значением фазы низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения, повторяют укаэанные операции с частотой, кратной частоте низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротора.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ стабилизации мгновенной частоты вращения на фиг.2 м — временная диаграмма на" пряжения статора, на фиг.2 6 — временная диаграмма изменения низкочастотной составляющей мгновенной час- . тоты (д 8p ) вращения ротора; на фиг.3 — векторная диаграмма демпфирования качания ротора; на фиг.4q

6 — временные диаграммы эффективности демпфирования качаний ротора.

Устройство содержит источникпитания 1 с подключенным к нему гистерезисным электродвигателем 2, на валу которого расположен датчик 3 положения ротора. Информационный выход источника питания 1 подключен к первому входу блока 4 изменения среднего значения полупериода напря1164850 жения питания и к первому входу фа- зового дискриминатора 5, второй вход которого подключен к датчику 3 положения, а выход через блок 6 выделения низкочастотной составляющей

1 мгновенной частоты вращения ротора соединен с вторым входом блока 4.

Второй вход блока 6 подключен к блоку 7 задания минимально допустимого уровня качаний ротора. Выход блока 10

7 подключен к фазам гистерезисного электродвигателя 2.

Согласно данному способу контролируют фазу низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения рото 15 ра с помощью датчика 3 положения ротора, устанавливают факт превышения нестабильности частоты вращения заданного уровня, определяемого блоком 7 задания минимально допустимого уровня качаний ротора по достижению низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротора, измеряемой фазовым дискриминатором 5, заданного значения, измеряют фазу те- 25 кущего значения напряжения питания и по достижении ею заданного значения увеличивают среднее значение полупериода напряжения питания путем формирования по обмоткам статора импульса Зр напряжения, по времени совпадающего с заданным значением фазы низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения, повторяют указанные операции с частотой, кратной частоте З

-низкочастотной составляющей мгновенной частоты вращения ротора.

Фаза импульса относительно напряжения питания статора o(, (фиг.2 a ) и устанавливается в пределах 120- 40

180 эл.град, фаза импульса относительно низкочастотной составляющей изменения мгновенной частоты вращения ротора 5„ (фиг.2 6), измеряемая с помощью датчика 3 положения ротора, фазового 45 дискриминатора 5, блока 6 выделения низкочастотной составляющей устанав1 ливается таким образом, чтобы обеспечить дискретный перенос услозного вектора суммарной намагниченности ро-50 тора Е из положения максимального отклонения в положение устойчивого равновесия. Частота следования импульсов устанавливается кратной частоте собственных качанийротора гистерезис-55 ного электродвигателя.

В установившемся режиме работы в синхронно вращающейся системе координат положение вращающегося поля статора характеризуется суммарным вектором напряжения статора 0 а положеУ ние ротора — вектором суммарной намагниченности Ер (фиг.3). Угол между ними характеризует величину электромагнитного момента электродвигателя °

При качаниях ротора электродвигателя вектор Eр в синхронной системе координат изменяет свое положение. Пусть вектор Е перешел из положения E

P в положейие E предельного отклонения от положения установившегося режима работы. По способу импульс напряжения обеспечивает перемагничивание ротора таким образом, чтобы за предельно малое время перенести вектор

Е< из положения E в положение Е .

При этом тело ротора останется неподвижным, Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

В фазовом дискриминаторе 5 сравниваются два сигнала: сигнал с датчика 3 положения ротора и опорный сигнал источника 1 питания гистерезисного электродвигателя. В блоке 6 низкочастотная составляющая мгновенной частоты вращения ротора сравнивается с постоянным сигналом блока 7 задания минимально достигнутого уровня качаний ротора. При превышении данного постоянного сигнала блок 6 выдает сигнал на блок 4. Согласно сигналу блока 6 в блоке 4 формируются импульсы напряжения соответствующих параметров, которые прикладываются к обмоткам статора гистерезисного электродвигателя.

Таким образом, использование намагничивающих импульсов обеспечивает режим перевозбуждения, при котором энергетические характеристики наилучшие, снятие импульсов после подавления качаний снимает расходы энергии и дополнительно павьппает

КПД электропривода.

Формирование импульсов в определеннои фазе относительно изменения мгновенной частоты вращения ротора электродвигателя является оптимальным режимом демпфирования качаний.

Это обеспечивается направленным перемагничиванием материала ротора.

На фиг.4 представлены экспериментальные временные диаграммы изменения угла положения ротора Вр (на

5 ,фиг.4 — по известному способу, иа фиг 4 5 — по предлагаемому способу). Из приведенных диаграмм вид1164850 но, что время демпфирования качаний по предлагаемому способу уменьшается в 3-5 раз.

Составитель А.Головченко

Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Самборская

Редактор М.Циткина

Заказ 4197/53 Тираж 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушакая наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4