Способ импульсного управления в режиме торможения вентильным электродвигателем

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение энергетических показателей путем уменьшения частоты переключения ключей преобразователя частоты и повышения жесткости механических регулировочных характеристик путем сохранения энергии, запасенной в электромеханическом преобразователе во время паузь: импульсов управления. Способ импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что отключают, например, ключи 7,8,9 катодной группы преобразователя частоты 2 и по командам датчика положения 3 коммутируют ключи 4,5,6 в последовательносг т, обеспечивающей режим противовключения. На каждом межкоммутационном интервале, например втором, по командам импульсов управления периодически включают и выключают ключ 6. Выключение к включение ключа 6 осуществляют по командам импульсного управления, формирующихся на выходе логических элементов 30-38. Дополнительно на втором межкоммутационном интервале в противофазе с ключом 6 периодически включают один из ключей 5,8. В результате энергия, запасенная в секциях 9,17 обмотки якоря к моменту размыкания ключа 6, будет не полностью рекуперироваться в источник питания. Часть ее будет запасаться в секциях 18,17 обмотки якоря за счет образования нового электромеханического контура при включении ключа 5 или 8, Аналогичные процессы будут протекать и на других межкоммутационных интервалах. 5 ил. i (Л о го ел ГО

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (51)5 Н 02 Р 6 02 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ASTOPCHOMY СВИД ЕТЕПЬСТВУ них характеристик путем сохранения энергии, запасенной в электромехани- . ческом преобразователе во время паузы управляющего сигнала.

На фиг,l изображена схема устройства управления вентильным электродвигателем (в скобках показаны возможные связи элементов с цепями управления ключей преобразователя часГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4157729/07 (22) 09.1 2.86 (46) 15.04.91. Бюл,М 14 (71) Московский энергетический институт (72) А.А.Иванов (53) 62-83: 621. 316. 719. 2(088. 8) (56) Адволоткин Н.П. и др., Управляемые бесконтактные двигатели постоянтого тока. — Л,: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1984, с. 16. .(54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ

В РЕЖИМЕ ТОРМОЖЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повьш ение энергетических показателей путем уменьшения частоты переключения ключей преобразователя частоты и повышения жесткости механических регулировочных характеристик путем сохранения энергии, запасенной в электромеханическом преобразователе во время паузы импульсов управления. Способ импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах с вентильными электродвигателями.

Цель изобретения — повышение. энергетических показателей путем уменьше— ния частоты переключения ключей преобразователя частоты и повышения жесткости механических регулировоч2 что отключают, например, ключи 7,8,9 катодной группы преобразователя частоты 2 и по командам датчика положения 3 коммутируют ключи 4,5,6 в пос:ледовательнос -r, обеспечивающей режим противовключения. На каждом межкоммутационном интервале, например втором, по командам импульсов управления периодически включают и выключают ключ 6. Выключение к включение ключа 6 осуществляют по командам импульсного управления, формирующихся на выходе логических элементов 30-38.

Дополнительно на втором межкоммутационном интервале в противофазе с ключом 6 периодически включают один из ключей 5,8. В результате энергия, запасенная в секциях 9,17 обмотки якоря к моменту размыкания ключа 6, будет не полностью рекуперироваться в источник питания. Часть ее будет запасаться в секциях 18 17 обмотки якоря за счет образования нового электромеханического контура при включении ключа 5 или 8. Аналогичные процессы будут протекать и на других межкоммутационных интервалах. 5 ил.

1642572, тоты); на фиг.2 — диаграммы работы устройства управления; на фиг.3,4 - электрические контуры и контурные токи, образованные на втором межкоммутационном интервале, соответственно при включении в паузе сигнала управления ключа анодной группы или ключа катодной группы, на фиг.5 — ЭДС вращения, наведенные в секциях электродвигателя на втором межкоммутационном интервале.

Вентильный электродвигатель, реализующий предлагаемый способ управления, -содержит, например, 3-секци- 15 онный электромеханический преобразо" ватель 1, двухполупериодный преобразователь 2 частвты, датчик 3 положения ротора. Преобразователь 2 частоты включает в себя анодную группу ключей 20

4-6, катодную группу ключей 7-9 и диодный мост 10 обратного тока с диодами 11-16. Электромеханический преобразователь 1 включает в себя секции

17-19 якорной обмотки и индуктор 20. l5

Устройство управления включает в себя . логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

21-23, 2ИЛИ 24-29, 2И 30-32, ЗИ 33-38, один вход которых выполнен инвертирующим, и 2И 39-41, один вход которых З0 выполнен также инвентирующим. Обмотки

17-19 через преобразователь 2 подклю" чены к источнику питания 42. Перевод вентильного электродвигателя в режим торможения осуществляется при подаче логического сигнала управления E на и и входы 43 и 44. При этом команды Б4-U с датчика 3 положения ийвертируются в элементах 21-23, преобразуются в команды U -U, управления кличей 40

4-9 в элементах 24-29, соответствующие режиму противовключения. Команды управления поступают только на ключи

4-6 анодной группы через элементы

30-32. На выходе элементов 33-41 име- 45 ет место логический "0", так как на их инвертирующем входе присутствует логическая "1" с выходов управления

43 и 44, и на ключи 7-9 команды не поступают. Аналогично вентильный 50 электродвигатель может быть переведен в режим торможения за счет перевода ключей катодной группы на работу в режиме цротивовключения и отключения ключей анодной группы. 5

1

Импульсное управление в режиме тор можения вентильным электродвигателем1 происходит следующим образом.

В режиме торможения с датчика 3 положения ротора периодически формируются импульсы управления для ключей преобразователя частоты 2, Например, на втором межкоммутационном интервале с датчика 3 подана команда через логический элемент 32 на ключ

6 (Ug, Ug,фиг,2) . В паузе команды импульсов управления на входе 44 имеет место логический "0", следовательно, на выходе элемента 32 установится также логический "0". Ключ 6 закроется. При импульсе управления ключ 6 вновь откроется. Аналогичное периодическое выключение и включение соответствующего ключа происходит и на других межкоммутационных интервалах.

На втором межкоммутациснном интервале во время паузы команды управления логическая "1" появится только на выходе элемента 36, за счет чего будет включен ключ 5, не связанный с ключами 6,7, которые при включении на втором межкоммутационном интервале реализуют режим противовключения.

Включение элемента 36 обеспечивается за счет подачи на его входы сигнала логическая "1" с элементов 26 и 27 и сигнала логический "0" с входа 44.

Логические элементы 30-35, 37-41 на втором межкоммутационном интервале при паузе импульсов управления формируют на выходе логический "0", Если логический элемент 36 будет связан выходом с цепью управления ключа 8, а не ключа 5, осуществится периодическое включение и выключение в противофазе с ключом 6 ключа 8, также не связанного с кличами 6 и 7, которые могли бы реализовать режим противовключения на рассматриваемом втором межкоммутационном интервале.

Рассмотрим электрические процессы, происходящие при реализации способа, на примере образующихся структур электрических контуров на втором межкоммутационном интервале.

В соответствии с диаграммой работы ключей 4-9 (фиг.2) на втором межкоммутационном интервале по команде датчика 3 положения ротора во время импульса управления будет включен ключ 6. Под действием ЭДС вращения (фиг.5) но секциям будет протекать ток i (фиг,3) по цепи ключ 6, сек° И ции 19,17, диод 11, ключ 6. В момент паузы импульсов управления размыка2 6 ной коммутации ключа 5 анодной группы (фиг.2), так и при дополнительной коммутации ключа 8 катодной группь! часть энергии во время паузы управляющего сигнала будет сохраняться в электромеханическом преобразователе.

Кроме того, при данном способе управления во время паузы импульсов управления всегда существуют цепь, по которой протекает ток, т.е. отсутствуют прерывистые токи в электромеханическом преобразователе, что повышает линейность механических регулировочных характеристик и уменьшает пульсации электромагнитного момента, Способ распространяется на случай, когда дополнительная электромагнитная цепь может быть организована за счет коммутации ключа поочередно из анодной или катоднай группы ключей преобразователя частоты. Такая реализация возможна при подкгпочении выходов логических элементов 33-38 к цепям управления кгпочей, номера которых указаны в скобках (фиг.l) вторыми и третьими. Такое подключение может быть осуществлено с помощью логических элементов ИЛИ с требуемым числом входов. Необходимость в поочередной коммутации возникает при управлении электродвигателями с повышенными требованиями к пульсации момента и частоте вращения, Таким образом, способ импульсного управления в режиме торможения вен— тильным электродвигателем обеспечивает повышение энергетических показателей путем уменьшения частоты переключения ключей преобразователя частоты и повышения жесткости механических регулировочных характеристик за счет частичного сохранения энергии в электромеханическом преобразователе во время паузы управляющего импульса, исключения прерывистых токов в секциях электромеханического преобразователя. Кроме того, уменьшаются пульсации электромагнитного момента и частоты вращения вентильного электродвигателя.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ импульсного управления в режиме торможения вентильным электродвигателем, выполненным на базе электромеханического преобразователя с датчиком положения его ротора и пре5

164257 ется клн;ч 6, так как на втором входе элемента 32 появляется логический

"О", и включается ключ 5 анодной группы ключей, так как на выходе

S элементов 26,27 имеет место логическая "1", и, следовательно, на выходе логического элемента 36 имеет место также логическая "1". В момент паузы импульсов управления по секциям электромеханического преобразователя 1 будут протекать токи i и i . Ток

° и n ° и протекает по цепи диод 16, секции

l9, 17, диод 11, источник питания 42, диод 16 под действием ЭДС самоиндук- 1 ции, вызванной коммутацией ключа 6 и наведенной в секциях 17 и 19. В цепи ключ 5, секции 18,17, диод ll, ключ

° л

5 начнет протекать ток i под дейст— вием ЭДС вращения е „7 и ЭДС самоиндукции, наведенной в секции 17 при размыкании ключа 6. Таким образом, энергия, запасенная в секциях 19,16 к моменту размыкания ключа 6, будет не полностью рекуперироваться в источник питания. Часть ее будет запасаться в секциях 18,17 за счет образования нового электромеханического контура при вкгпочении ключа 5.

Рассмотрим электрические процессы, 30 происходящие при коммутации на втором межкоммутационном интервале ключа

8 катодной группы.. Для реализации этого варианта управления выходы логических элементов 37-38 необходимо связать с цепями управления ключей преобразования частоты 1 (номера которых указаны первыми в скобках).

Как указывалось, при импульсе управления будет замкнут только один ключ 4О

6. Но секциям 1.9,17 будет протекать ,и ток i (фиг.4) ° В паузе импульса управлейия ключ 6 разомкнется, а клкч

8 замкнется. Образуются две новые электромагнитные цепи. Первая цепь— диод 16, секции 19,17, диод 11, источник 42 питания с током i", проте У кающим под действием ЭДС самоиндукции, вызванной размыканием ключа 6, Вторая цепь — ключ 8, диод 16, секции 5Ц

19,18, ключ 8, в которой возникает ток ", протекающий под действием

ЭДС вращения е 48 (фиг.5) и ЭДС самоиндукции, наведенной в секции 19 при размыкании клкча 6. Таким обра- 55 зом, часть энергии, запасенной в индуктивности секции 19, перейдет в энергию, накапливаемую в секции 18.

Следовательно, как при дополнителв1642572 ие/ и„ иа

uj ue/

Й ие»

ue u/e

au

u»V» ииеб

Eve/////e//»þûé

e»e////

vbvm»/ Bg

e///vt/

/////////tu//ll///////e//vte Ed и»и„ и»и иб и»б и,ил

o»up» и» изб

/»ополно/»мьно//

////мну ацие

ы//оеен crt/vu//vv/

3pp/e/»/ и» иб иб

Фиаl и» иб и, иу

Vg и>

До//ае//отельное

ЛВю/и//м7/буу ля/о//ем

»о/»оонео ер //иы

Ие/////оммутационные интер»а//ы

Фие.Л образователем частоты с ключами анодной и катодной групп и диодным мостом обратного тока, при котором на каждом межкоммутационном интервале отключают одну нэ групп ключей преобразователя частоты и по командам датчика положения ротора коммутируют ключи другой группы в последовательности, обеспечивающей режим противовключения электромеканического преобразователя, на каждом межкоммутационном интервале по командам управления включант и выключают ключ коммутируемой группы, на который подана команда от датчика положения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем уменьшения частоты переключения ключей преобразователя частоты и повышения жесткости механических регулировочных характеристик путем сохранения энергии, запасенной в электромеханическом преобразователе, на каждом межкоммутационном интервале дополнительно в противофазе с указанным ключом включает и выключает ключ Другой группы, который подключен к. секции электромеханического преобразователя, непосредственно не связанной с теми ключами преобразователя частоты, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда от датчика положения ротора.

) 642572.Ф

1у

Ф

° У

Г-рй ИК- интервал ЬГ 5

Составитель А.Головченко

Теехред д.()лийнык Корректор Н.Ревская

Редактор Н.Каменская

Заказ )435 Тираж 353 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101