Способ управления в зоне искусственной коммутации вентильным электродвигателем и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повьшение надежности и быстродействия за счет уменьшения зоны искусственной коммутации. Указанная цель достигается тем, что в способе управления вентильным электродвигателем СлЭ со со со Фиг. т

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) y1) 4 Н 02 К 29/06, Н 02 P 6/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4101584/24-07 (22) 13.05.86 (46) 30.12.87. Бюл. И- 48 (71) Криворожский горнорудный институт (72) Д.И.Родькин (53) 681.316.718.5 (088.8) (56) Заявка Японии - 53-32844, кл. Н КИ 55 С 2, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 1032555, кл. Н 02 К 29/06, 1982. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ В ЗОНЕ ИСКУССТВЕННОЙ КОММУТАЦИИ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия за счет уменьшения зоны искусственной коммутации. Указанная цель достигается тем, что в способе управления вентильным электродвигателем!

363390 в зоне искусственной коммутации периодическое поочередное включение тиристоров 2-7 инвертора 1 осуществляют с заданным углом опережения, контролируют с помощью чувствительных элементов 18-23 коммутационные токи, протекающие через тиристорь1 27, и при очередном повороте ротора синхронной машины 8 на полюсное деление и при наличии коммутационного тока выключают тиристоры выпрямителя 9. После окончания процесса коммутации тирисИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматического управления вентильными двигателями, имеющими звено постоянного тока.

Цель изобретения — повышение надежности и быстродействия вентильного электродвигателя за счет уменьшения эоны искусственной коммутации.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства управления вентильным .электродвигателем в зоне искусственной коммутации; на фиг.2 — функциональные связи между системой импульсно-фазового управления (СИФУ) инвертором и блоком контроля тока вентилей; на фиг.3 — диаграммы сигналов на выходах функциональных блоков, на фиг.4-7 — токи в функциональных узлах устройства управления.

I.

Устройство для управления в зоне искусственной коммутации вентильным электродвигателем, содержит управляемый инвертор 1, включающий в себя

m тиристоров 2-7, выход управляемого инвертора 1 подключен к якорной обмотке синхронной машины 8, а основной вход — через управляемый выпрямитель 9 к источнику питания, регулятор 10 частоты вращения с тремя входами, два из которых подключены соответственно к задатчику частоты вращения и датчику 11 частоты вращения, третий вход подключен к первому силовому выводу управляемого ключа

12, а выход — к управляющему входу выпрямителя 10 через систему 13 имторы выпрямителя 9 включают. В результате обеспечивается совмещение естественной и искусственной коммутации, что улучшает динамические показатели электропривода в режиме пуска во всем диапазоне частот вращения, так как коэффициенты момента и ЭДС синхронной машины 8 изменяются плавно ° Обеспечивается автоматический переход на принудительную коммутацию при отсутствии естественной коммутации, 2 с,п,ф-лы. 7 ил. пульсно-фазового управления. Устройство также содержит систему 14 импульсно-фазового управления инвертором 1, датчик 15 положения, выход

5 которого подключен к первому входу системы 14 импульсно-фазового управ ления инвертором 1, ко второму входу которой подключен выход блока 16 синхронизации, связанного с якорной

10: обмоткой синхронной машины 8. Кроме того, устройство содержит блок 17 контроля тока вентилей, датчик тока, выполненный в виде m чувствительных элементов 18-23, логический элемент

ИЛИ 24, логический элемент И 25. Выходы блока 17 контроля тока вентилей подключены ко входам логического элемента ИЛИ 24, .выход которого подключен к первому входу логического элемента И 25, ко второму. входу ко торого подключен выход датчика положения 15, и второй силовой вывод управляемого ключа 12. п-й чувствительный элемент датчика тока включен последовательно с п-ûì тиристором инвертора 1. Выход логического элемента И 25 подключен к управляющему входу ключа 12. Причем через и обозначается очередной открывающийся ти 0 ристор инвертора 1. Дополнительно устройство управления может содержать регулятор 26 тока выпрямителя и датчик тока 27 выпрямителя.

Блок 17 контроля тока вентилей

35 выполнен в виде ш логических элементов И 28-30 (фиг.2), причем выход и-го чувствительного элемента, напри1363390

40

В момент времени г сигнал с датчика положения через логический элемер 18, включенного последовательно с п-ым тиристором, например 2, подключен к первому входу п-го логического элемента Л; например 30, блока

17; Ко второму входу и-го логического элемента И, например 30, подключен выход системы 14 импульсно-фазового управления, связанный с управляющим входом (и+1)-го тиристора инвертора, например 2.

Блок 17 контроля тока вентилей контролирует момент времени, когда коммутационный ток тиристора, который должен выйти из работы, станет равным нулю.

Способ управления вентильным электродвигателем в зоне искусственной коммутации осуществляется следующим образом.

В области низких частот вращения, а также при отработке фиксированных перемещений, когда выделить ЭДС вращения в цепи статора двигателя невозможно или затруднительно, управ- 25 ление двигателем осуществляется от датчика положения 15. При этом включение, например, тиристора 2 будет происходить в момент времени t< +at„ (фиг.3,4), т.е. в момент появления сигнала U датчика положения 15.

Двигатель (синхронная машина 8) работает в зоне искусственной коммутации °

С повышением частоты вращения

3 блок 11 синхронизации обеспечивает подачу управляющих импульсов с помощью системы импульсно-фазового управления в определенной последовательности. Сдвиг этих импульсов соответствует заданному углу опереже ния управления. С момента подачи управляющего импульса начинает развиваться процесс коммутации вентилей инвертора (фиг.5). Так, например, включен тиристор 2 инвертора и, если

45 подан упомянутый сигнал в момент t,, то ток в тиристоре 2 будет уменьшаться, а в тиристоре 3 будет возрастать

Выпрямленный ток вентильного двигателя при этом не.изменяется. Если коммутационный ток тиристоров 2 больше тока удержания, . то сигнал U на выходе чувствительного элемента

18 датчика тока равен логической единице, если меньше тока удержания, то

11 равен логическому нулю, мент И 24 и ключ 12 начинает закрывать выпрямитель, вследствие чего уменьшаются токи тиристоров 2 и 3. При этом, ввиду разных значений токов в момент с ток I снижается до нуля несколько раньше, чем в случае, соответствующем фиг.4. Длительность спадания тока I в режиме искусственной коммутации можно приблеженно определить так

Тг ас, =ас

Можно также видель, что в. условиях разных скоростей спадания токов в режиме искусственной коммутации ток Id выпрямителя 9 будет прерывистым, если I > 0,5I, и непрерывным для условия I 0,5Id. Принципиально важным является то, что время, в течение которого на выпрямитель необходимо подавать блокирующий импульс на его запирание, по ширине непрерывно уменьшается, стремясь к нулю.

Таким образом, коммутация осуществляется в два этапа: на первом ток уменьшается за счет ЭДС двигателя, на втором — за счет воздействия на выпрямитель 9. Упомянутый процесс повторяется периодически через каждые

60 эл.град, кривой напряжения инверторов поочередно в анодной и катодной вентильных группах.

На фиг.6 представлен тот же процесс, но при других начальных условиях, например при большой ЭДС двигателя. Его особенностью является то, что снижение тока I до нуля не приг водит к уменьшению тока I до нуля, он лишь несколько уменьшается при поступлении сигнала с датчика 15 положения. Выпрямленный ток при этом не прерывается, хотя уменьшается на е величину ЬТг за время ас, . Функционирование блоков 17,24,25,12 в этом случае ничем не отличается от процесса, рассмотренного ранее.

С дальнейшим ростом ЭДС двигателя происходит плавный переход к машинной коммутации. Этот процесс представлен на фиг.7. При этом ток Т становится равным нулю ранее, чем поступает сигнал с датчика 15 положения (он представлен на соответствующей оси штриховой линией). Так как ключ 12 в этом случае оказывается закрытым, то блокирующий сигнал на выпрямитель не по

1363390 ступает вообще. Таким образом, осуществляется машинная коммутация с углом опережения управления вентилями инвертора, определяемым угловым положением управляющих импульсов тиристоров относительно соответствующих кривых ЭДС инвертора.

Совмещение естественной и искусственной коммутации в режиме пуска улучшает динамические показатели системы привода, так как коэффициент момента и ЭДС двигателя изменяется плавно в процессе разгона системы привода. Улучшение динамических показателей характерно во всем диапазоне частот вращения от нуля до частоты вращения, соответствующей началу машинной коммутации.

Повышается надеЖность работы вентильного электродвигателя за счет автоматического перехода на принудительную коммутацию при отсутствии естественной коммутации.

Формула изобретения

1. Способ управления в зоне искусственной коммутации вентильным электродвигателем, включающим в себя тиристорный инвертор и управляемый выпрямитель,. при котором периодически поочередно включают тиристоры инвертора в последовательности, обеспечивающей поворот магнитодвижущей силы о якоря в заданном направлении на полюсное деление, периодически запирают тиристоры управляемого выпрямителя при повороте ротора на полюсное деление, контролируют ток силовой цепи электродвигателя и при равенстве его нулю включают в соответствии с полярностью напряжения питания тиристоры управляемого выпрямителя, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия за счет уменьшения зоны искусственной коммутации, указанное поочередное периодическое включение тиристоров инвертора производят с заданным углом опережения, контролируют коммутационный ток, протекающий через тиристоры инвертора, при очередном повороте ротора на полюсное деление и при наличии коммутационного тока выключают тиристоры выпрямителя, после оконча5

10 15

55 ния коммутационного процесса производят указанное включение тиристоров выпрямителя.

2. Устройство для управления в зоне искусственной коммутации вентильным электродвигателем, содержащее управляемый инвертор, включающий в себя тиристоры, выход которого подключен к якорной обмотке синхронной машины, а силовой вход через управляемый выпрямитель — к источнику питания, регулятор частоты вращения с тремя входами, два из которых подключены соответственно к задатчику частоты вращения и датчику частоты вращения, третий вход подключен к первому силовому выводу управляемого ключа, а выход — к управляющему входу выпрямителя через систему импульсно-фазового управления выпрямителем, систему.импульсно-фазового управления инвертором, датчик положения, выход которого подключен к первому входу системы импульсно-фазового управления инвертором, к второму входу которой подключен выход блока синхронизации, связанного с якорной обмоткой синхронной машины, датчик тока, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия, в него дополнительно введены логический элемент И, блок контроля тока вентилей, включающий в себя m логических элементов И, m-входовый логический элемент ИЛИ, а датчик тока выполнен в виде m чувствительных элементов, п-й из которых включен последовательно с и-м тиристором инвертора, выход

n-ro чувчтвительного элемента подключен к первому входу n-ro логического элемента И блока контроля тока вентилей, к второму входу которого подключен выход системы импульсно-фазового управления инвертором, связанный с управляющим входом (и+1)-ro тиристора, выходы блока контроля тока подключены к входам логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу логического элемента

И, к второму входу которого подключены выход датчика положения и второй силовой вывод управляемого ключа, выход логического элемента И подключен к управляющему входу ключа.

1363390

1363390!

Составитель А.Иванов

Редактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова КорректорВ.Бутяга

Заказ 6375/50 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4