Способ управления двигателем двойного питания и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах на базе асинхронного двигателя с фазным ротором. Техническим результатом является улучшение энергетических характеристик, повышение помехоустойчивости и надежности режимов пуска. В способе и устройстве управления двигателем двойного питания создают ток контура статора для формирования сигнала управления и запуска силовых ключей IGBT модулей. До момента пуска в обмотку возбуждения асинхронного двигателя с фазным ротором подают низкое фиксированное напряжение от преобразователя частоты для создания контура тока и формирования сигнала управления IGBT модулями от датчиков тока. Устройство содержит асинхронный двигатель с фазным ротором, соединенный с мостом, три датчика тока, три формирователя фаз, задатчик угла управления, три элемента «НЕ» и драйверы IGBT, выходы которых подключены к модулям силового моста, а входы через соответствующие элементы «НЕ» - с выходами трех формирователей фаз. В каждую фазу обмотки статора включен датчик тока, каждый из которых через формирователь синхронных импульсов соединен с соответствующим входом формирования фаз. Обмотка возбуждения асинхронного двигателя соединена с преобразователем частоты, содержащим задатчики частоты и амплитуды. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах на базе асинхронного двигателя с фазным ротором.

Известен способ управления электродвигателем двойного питания, при котором подают синусоидальное напряжение в ротор, синусоидальное напряжение в статор, контролируют амплитуду и частоту тока статора, амплитуды фазных напряжений и токов ротора, регулируют амплитуду фазных напряжений и токов ротора, регулируют амплитуду и частоту токов статора, разгоняют ротор до заданной частоты вращения (SU 1656646, МПК Н02М 5/48, опубл. 14.06.1991).

Недостатком известного способа является сложность его реализации.

Известно устройство для управления инвертором напряжения вентильного двигателя, содержащее вентильный двигатель на базе асинхронного двигателя с фазным ротором, соединенного с мостом, датчик тока, соединенный с формирователем синхронных импульсов, три формирователя фаз, задатчик угла управления, три элементе «НЕ», драйверы IGBT модулей силового моста и три резистора, связанные с фазами посредством контактора и соединенные в звезду. Выход формирователя синхронных импульсов соединен с первыми входами трех формирователей фаз, вторые входы которых соединены с задатчиком угла управления, а выходы через соответствующие элементы «НЕ» с входами драйверов IGBT, выходы которых подключены к модулям силового моста (RU 87303, МПК Н02М 5/48, опубл. 27.09.2009).

Недостатками известного устройства являются недостаточная помехоустойчивость и наличие потерь, связанных с использованием резисторов при пуске.

Технический результат заключается в улучшении энергетических характеристик путем упрощения схемного решения устройства, повышении помехоустойчивости и надежности режимов пуска.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе управления вентильным двигателем путем создания тока контура статора для формирования сигнала управления и запуска силовых ключей IGBT модулей до момента пуска в обмотку возбуждения асинхронного двигателя с фазным ротором подают низкое фиксированное напряжение от преобразователя частоты для создания контура тока и формирования сигнала управления от датчиков тока IGBT модулями.

В устройстве для управления вентильным двигателем, включающем асинхронный двигатель с фазным ротором, соединенный с мостом, датчик тока, три формирователя фаз, задатчик угла управления, три элемента «НЕ» и драйверы IGBT, выходы которых подключены к модулям силового моста, а входы через соответствующие элементы «НЕ» с выходами трех формирователей фаз, в каждую фазу обмотки статора включен датчик тока, каждый из которых через формирователь синхронных импульсов соединен с соответствующим входом формирования фаз, при этом обмотка возбуждения асинхронного двигателя соединена с преобразователем частоты, содержащим задатчики частоты и амплитуды.

На чертеже изображена функциональная схема устройства. Устройство включает вентильный двигатель на базе асинхронного двигателя 1 с фазным ротором, обмотки ротора которого соединены с преобразователем частоты 2, содержащего задатчик частоты 3 и задатчик амплитуды 4. Обмотки статора асинхронного двигателя 1 соединены с мостом на основе IGBT модулей 5-10. Датчики тока 11, 12, 13 соединены с формирователем синхронных импульсов 14, 15, 16, выходы которых соединены с первыми входами трех формирователей фаз 17, 18, 19, вторые входа которых соединены с задатчиком угла управления 20 силовыми модулями. Выходы формирователей фаз 17, 18, 19 соединены через соответствующие элементы «НЕ» 21, 22, 23 с входами драйверов 24 IGBT модулей, выходы которых соединены с соответствующими IGBT модулями 5-10 силового моста.

Способ управления вентильным двигателем осуществляют следующим образом. До момента пуска преобразователь частоты 2 подает переменное трехфазное напряжение такой частоты, которая задается задатчиком частоты 3 и амплитудой, задаваемой задатчиком амплитуды 4 в ротор асинхронного двигателя 1 с фазным ротором. Напряжение должно иметь такую форму, чтобы в статоре, при условии создания контура для протекания тока, от наведенного ЭДС ток имел синусоидальный характер. В цепи статора, соединенного с мостом 5-10, в котором до момента пуска IGBT модули 5, 7, 9 разомкнуты, а 6, 8, 10 замкнуты, таким образом создается контур для протекания начального тока в статоре. Датчики тока 11, 12, 13 подают сигналы, пропорциональные фазным токам в соответствующие формирователи синхронных импульсов 14, 15, 16, которые в свою очередь запускают соответственно формирователи фазы 17, 18, 19, формирующие трехфазные сигналы для формирования импульсов управления силовыми ключами. На вторые входы формирователей фазы 17, 18, 19 поступает сигнал задатчика угла управления 20, который позволяет дополнительно сдвинуть импульсы управления на заданный угол для формирования сдвига фаз между фазными токами и напряжениями для обеспечения необходимого коэффициента мощности. Выходные сигналы формирователей фазы 17, 18, 19 через соответствующие элементы «НЕ» 21, 22, 23 поступают на вход драйверов 24 для обеспечения гальванической развязки и формирования формы сигналов управления IGBT модулей 5-10.

Предлагаемое техническое решение позволяет улучшить энергетические показатели вентильного двигателя за счет регулирования угла управления силовых модулей, а также повысить надежность и помехоустойчивость вследствие использования трех датчиков, что обеспечивает симметричность фазных токов. Также сокращаются потери при пуске, связанные с отсутствием резисторов, подключаемых в «звезду» статора двигателя.

1. Способ управления вентильным двигателем путем создания тока контура статора для формирования сигнала управления и запуска силовых ключей IGBT модулей, отличающийся тем, что до момента пуска в обмотку возбуждения асинхронного двигателя подают низкое фиксированное напряжение от преобразователя частоты для создания контура тока и формирования сигнала управления от датчиков тока IGBT модулями.

2. Устройство для управления вентильным двигателем, включающее асинхронный двигатель с фазным ротором, соединенный с мостом, датчик тока, три формирователя фаз, задатчик угла управления, три элемента НЕ и драйверы IGBT модулей, выходы которых подключены к модулям силового моста, а входы через соответствующие элементы НЕ - с выходами трех формирователей фаз, отличающееся тем, что в каждую фазу обмотки статора включен датчик тока, каждый из которых через формирователь синхронных импульсов соединен с соответствующим входом формирования фаз, при этом обмотка возбуждения асинхронного двигателя соединена с преобразователем частоты, содержащим задатчики частоты и амплитуды.