Способ формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя

Авторы патента:

Крайнов Д.В. (RU)

Реднов Ф.А. (RU)

Сулейманов У.М. (RU)

Коломейцев В.Л. (RU)

Коломейцев Л.Ф. (RU)

Прокопец И.А. (RU)

Пахомин С.А. (RU)

Звездунов Д.А. (RU)

H02P7/62 - на полупроводниковых приборах (управление вектором или ориентированием по полю H02P 21/00)

Изобретение относится к электротехнике, к способам формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя (РИД). Способ формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя с помощью полумостового инвертора напряжения, каждая фаза которого содержит два силовых ключа, заключается в том, что начинают формировать импульс тока путем открытия обоих ключей фазы инвертора напряжения. Затем по достижении током заданного значения отключают один любой силовой ключ инвертора на определенный временной интервал. Затем вновь включают его и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока. Закрывают оба ключа инвертора напряжения. Один ключ инвертора после отключений включается через равные промежутки времени, равные t_on=1/f_kref, где f_kref - заданная частота пульсаций тока; временной интервал первого отключения одного ключа инвертора to₁ принимают равным to₁=n/f_kref, где n - коэффициент, причем 0<n<1, а величина f_kref может изменяться в процессе работы двигателя. Технический результат заключается в повышении постоянства частоты пульсаций фазного тока для увеличения степени использования частотных свойств ключей полумостового инвертора напряжения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к способам формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя (РИД), имеющего зубчатый статор, на котором расположены одна или несколько фазных обмоток, каждая из которых запитывается однополярными импульсами тока от полумостового инвертора напряжения (ИН), и зубчатый безобмоточный ротор.

Известен способ управления формирования фазного тока РИД (Torrey D.A., Lang J.H. Optimal - efficiency excitation of variable - reluctance motor drives // IEE Proc. - B, 1991 January. - Vol. 138. - № 1. - P.1-14.).

В данной статье описывается способ управления РИД, при котором фазный ток РИД формируется посредством коммутаций силовых ключей ИН, причем как минимум один ключ ИН закрывается при достижении током верхнего заданного уровня и открывается вновь при снижении тока до нижнего заданного уровня, при этом ток пульсирует между этими двумя уровнями.

Недостатком данного способа является невозможность прямого контролирования частоты пульсаций фазного тока РИД, так как она зависит от крутизны нарастания и спадания тока и от ширины зоны между указанными заданными уровнями, а также непостоянство частоты коммутации силовых ключей ИН, вызванное переменной крутизной нарастания и спадания тока РИД при угловом перемещении ротора относительно статора, что объясняется изменением индуктивности фазной обмотки. Эти недостатки приводят к недоиспользованию частотных свойств силовых ключей.

Известен также способ формирования фазного тока РИД (см. RU 2139624 С1, 29.04.1998, опубл. 10.10.99, Бюл. №28).

В данном источнике заявляется схема управления РИД, в которой один ключ фазы ИН закрывается при достижении током заданного уровня и остается закрытым в течение постоянного интервала времени, задаваемого одновибратором, после чего снова открывается.

Недостатком данного способа является также переменная частота пульсаций фазного тока.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение постоянства частоты пульсаций фазного тока РИД для увеличения степени использования частотных свойств силовых ключей ИН.

Для способа формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя с помощью полумостового инвертора напряжения, каждая фаза которого содержит два силовых ключа, заключающегося в том, что начинают формировать импульс тока в фазной обмотке РИД путем включения обоих ключей фазы полумостового инвертора напряжения, затем по достижении фазным током РИД заданного уровня отключают один любой силовой ключ полумостового инвертора напряжения на определенный временной интервал, после чего вновь включают его и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего выключают оба ключа фазы полумостового инвертора напряжения, согласно данному заявлению один ключ инвертора после отключений включают через равные промежутки времени, равные t_on =1/f_kref, где f_kref - заданная частота пульсаций тока в пределах формируемого импульса фазного тока РИД.

В частных случаях, описанных ниже, способ может дополнительно характеризоваться одним или несколькими из следующих признаков:

временной интервал to₁ первого отключения одного ключа инвертора в пределах данного импульса тока принимают равным to₁=n/f_kref, где n - коэффициент, причем 0<n<1;

величину f_kref изменяют в зависимости от углового положения ротора РИД относительно статора или от режима работы двигателя.

На чертеже показаны временные диаграммы формирования фазного тока РИД:

ДПР_k - сигнал датчика положения ротора k-й фазы РИД;

mVT_Lk, mVT_Hk - сигналы управления ключами k-й фазы ИН;

I_ref - заданный уровень фазного тока РИД;

i_k - ток k-й фазы РИД.

Предлагаемый способ управления может быть реализован с помощью системы управления на базе микроконтроллера.

Контроль достижения током РИД заданного уровня (уставки) предпочтительно производить с помощью датчика тока и компаратора, выход которого соединен со входом устройства управлени я, содержащего средства для отключения одного ключа при возникновении такого события, а отработку интервалов времени между включениями - с помощью таймера.

При первом достижении током уровня уставки и срабатывании компаратора микроконтроллер формирует команду выключения одного ключа фазы ИН. Первое отключение производят на фиксированное время to₁, после чего включают ключ и начинают отсчет интервалов времени между включениями.

При следующих достижениях током уровня уставки в пределах одного импульса тока вновь отключают один ключ, а включения его производятся через равные промежутки времени, отмеряемые таймером.

Закрытия ключей фазы инвертора в процессе коммутации предпочтительно производить по очереди, как показано на чертеже.

Таким образом, частота пульсаций фазного тока РИД и соответствующая ей частота коммутации силовых ключей ИН поддерживается постоянной.

Технический эффект настоящего изобретения состоит в обеспечении постоянства частоты коммутации силовых ключей инвертора напряжения, что увеличивает степень использования силовых ключей.

Формула изобретения

1. Способ формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя с помощью полумостового инвертора напряжения, каждая фаза которого содержит два силовых ключа, заключающийся в том, что начинают формировать импульс тока в фазной обмотке реактивного индукторного двигателя путем включения обоих ключей фазы полумостового инвертора напряжения, затем, по достижении фазным током обмотке реактивного индукторного двигателя заданного уровня, отключают один любой силовой ключ полумостового инвертора напряжения на определенный временной интервал, после чего вновь включают его, и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего выключают оба ключа фазы полумостового инвертора напряжения, отличающийся тем, что выключенный по достижении фазным током реактивного индукторного двигателя заданного уровня ключ полумостового инвертора напряжения вновь включают через равные промежутки времени, равные

t_on=1/f_kref,

где f_kref - заданная частота пульсаций тока в пределах формируемого импульса фазного тока реактивного индукторного двигателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что временной интервал t_o1 первого отключения одного ключа полумостового инвертора напряжения в пределах данного импульса тока принимают равным

t_o1=n/f_kref,

где n - коэффициент, причем 0<n<1.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что величину f_kref изменяют в зависимости от углового положения ротора относительно статора или от режима работы реактивного индукторного двигателя.

РИСУНКИ

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эметрон"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "АВЭМ"

Договор № РД0015016 зарегистрирован 07.12.2006

Извещение опубликовано: 20.01.2007 БИ: 02/2007

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах управления машин, например подъемно-транспортных машин, в которых кабина управления удалена от электродвигателей исполнительных органов

Регулируемый электропривод переменного тока // 2226739

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в регулируемых электроприводах с асинхронными исполнительными двигателями

Комплектный тяговый электропривод // 2222098

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высокочастотных зарядных устройств и источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения для тягового электропривода аккумуляторных электромобилей

Электровибропривод // 2216089

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим вибрационным двигателям (ЭВД)

Способ регулирования момента индукторной электрической машины // 2212755

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тяговых электродвигателях, в электрических машинах, предназначенных для работы в широком диапазоне изменения частоты вращения, в устройствах, в которых необходим большой пусковой момент

Способ управления асинхронным двигателем с фазным ротором // 2202850

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока на базе асинхронного двигателя с фазным ротором, преимущественно для крановых механизмов подъема и передвижения, требующих получения пониженных (ползучих) скоростей

Способ регулирования скорости асинхронного электродвигателя // 2199815

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводам переменного тока с асинхронными электродвигателями

Электропривод переменного тока // 2195068

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями

Способ стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока (варианты) // 2164053

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока (и в частности демпфирования ее колебаний) - синхронных, синхронно-гистерезисных или асинхронных, как общего применения, так и специального, выполненных без доступа к валу, например, гироскопических, или используемых в многодвигательных электроприводах синхронного вращения

Электропривод периодического движения // 2148293

Изобретение относится к электротехнике, в частности к специальным электроприводам, где исполнительный орган совершает колебательные и возвратно-поступательные движения, и может быть использовано для механических испытаний кабельных изделий на многократный перегиб, в устройствах укладки длинномерных изделий при намотке их на катушки, бобины и т.п

Линейный асинхронный электропривод // 2259001

Изобретение относится к электротехнике, к линейному электроприводу, и предназначено для использования робототехнике и приводе станков