Устройство для управления -фазным вентильным электродвигателем

(51)4 Н 02 К Н 02 Р 60 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГК ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2мотки. Целью изобретения является повышение равномерности частоты вращения и точности позиционирования. Для достижения цели устройство для управления ш-фазным вентильным электродвигателем дополнительно содержит третий и четвертый блоки НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй н третий блоки логи" ческих сумматоров, а фазорасщепитель снабжен дополнительными двумя группами но ш выходов каждая. Повьппение равномерности вращения достигается увеличением числа фиксированных по" ложений вектора и с. обмотки якоря,з.п; ф-лы, 27(21) 4227853/24-07 (22) 13.04.87 (46) 15.11.89. Бюл. (72) В.Е.Агеев, С.И ева и О.В,Пушкина (53) 621.313.13.014 (56) Авторское свид Мф 1410210, кл. Н 02 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЫМ ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕК (57) Изобретение от технике и может быт электрических машин ной коммутацией сек Р 42Пушкин, Л.И.Аге,2,621.382( ) етельство СК 29/00, 1 УПРАВЛЕНИЯ ТРОДВИГАТЕЛЕМ носится к электроь использовано в ах с бесконтактций якорной об 088.8ССР986,ш-фАЗ изображенного на фиг. 1; на фиг. 10 электрическая схема варианта устройства, изображенного на фиг.1; нафиг.1 - 13 - диаграммы напряженийна выходах элементов устройства,изображенногб на фиг.2; на фиг.14 и15 - эпюры напряжений на фазах двига-теля, фиксированные положения вектора н.с. обмотки якоря для устройства,изображенного на фиг,2; на фиг.16и 17 - варианты электрических схемустройства управления трехфазным вентильным электродвигателем, формирующие 12 фиксированных положений вектора н.с. обмотки якоря; на фиг.1820 - диаграммы напряжений на выходахэлементов, эпюры напряжений на фазахдвигателя и фиксированные положениявектора н.с. обмотки якоря для устройства, изображенного на фиг,16;на фиг.21 - электрическая схема устройства. управления двухфазным вен. Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрических машинах с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки, а также при создании многофазных статических преобразователей.Цель изобретения - повьппение равномерности частоты вращения и точности позиционирования.На фиг.1 и 2 изображены электри-ческие схемы устройства для управле- . ния 3-х фазным вентильным электродвигателем, формирующее соответственно 24 и 12 фиксированных положений вектора н.с. обмотки якоря; на фиг.3-6- диаграммы напряжений на выходах элементов устройства, изображенного на фиг.1; на фиг.7 - 9 - соответственно эпюры напряжений на фазах двигателя, схема, трехфазного мостового инвертора и фиксированные положения вектора н,с. обмотки якоря, для устройства, . НТ СССРИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН/ а Жю+яРоуо цЬ1ЪаАго+юп ао Ьь Иефюфо0 а+УО+зо4 оь аюю ььфь С 7 ьФиг ООяко/юого/уо/юос Ьо уа 4уу вф7 Рь ХфУ Ьчю 4 4 ахитильным электродвигателем; на фиг.22 24 - диаграммы напряжений на выходах элементов устройства, изображенного на фиг,21; на фиг.25 - 27 - схема инвертора, эпюры напряжений на фазах двигателя и фиксированные положения вектора н,с. обмотки якоря для устройства, изображенного на фиг,21,Устройство для управления содержит 10 фазорасщепитель 1 с двумя группами основных и двумя группами дополнительных выходов, преобразователь 2 однофазного напряжения, первый З,второй 4, третий 5 и четвертый 6 блоки НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, первый 7, второй 8 и третий 9 блоки логических сумматоров и инвертор 10, выход которого подключен к вентильному двигателю 11. Блоки 7 - 9 логических сумма торов включают в себя соответствующие первую 12 - 14 и вторую 15 - 17 группы логических элементов. Одноименные выходы первой 18 и второй 19 группы выходов фазорасщепителя 1 под ключены к первым входам одноименных элементов соответственно первого 3 и второго 4 блока НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, Вторые входы блоков 3 и 4 НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ подключены соответственно к первому и второму выходу преобразователя 2 однофазного напряжения.Первый и второй входы каждого логического элемента первой группы 12 первого блока 7 логических сумматоров подключены соответственно к выходам одноименных элементов первого 3 и второго 4 блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ а первый и второй входы каждого логического элемента второй группы 15 первого блока 7 логических сумматоров связаны соответственно с выходом одноименных элементов первого 3 и второго 4 блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ.Одноименные выходы первой 20 и вто рой 21 групп дополнительных выходов фазорасщепителя 1 подключены к первым входам одноименных элементов соответственно третьего 5 и четвертого 6 блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ. Вторые входы каждого элемента блоков 4 и 5 НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ подключены к вторым входам элементов соответственно первого 3 и второго 4 блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, Первый и второй входы каж 55 дого элемента первой группы 13 элементов второго блока 8 логических сумматоров подключены соответственно к выходам одноименных элементов третьего 5 и четвертого 6 блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, а первый и второй входы каждого элемента второй группы 16 элементов блока 8 логических сумматоров связаны соответственно с выходами одноименных элементов третьего 5 и четвертого 6 блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ. Выход каждого элемента блока 8 логических сумматоров подкпючен к второму входу соответствующего элемента третьего блока 9 логических сумматоров, Каждый элемент первой группы 14 и второй группы 17 элементов третьего блока 9 логических сумматоров включен по первому входу и выходу между соответствующим выходом первого блока 7 логических сумматоров и соответствующим входом инвертора 10. Дополнительно первый и второй входы каждого элемента второй группы 16 элементов второго бло-ка 8 логических сумматоров связаны с выходами одноименных элементов соответственно третьего 5 и четвертого 6 блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ через инверторы 22 (фиг.2), Формирователь 2 вырабатывает на втором выходе напряжение, сдвинутое на 90 эл.градусов по отношению к напряжению на первом выходе, Фазорасщепитель может быть снабжен инверсными выходами, связанными с входами соответствующих элементов вторых групп 15 и 16 первого 7 и второго 8 блоков логического суммирования (фиг.10).Устройство работает следующим образом.При воздействии управляющей частоты Р, на вход фазорасщепителя 1 (фиг.1) на его выходах формируются импульсные последовательности со скважностью по каждому из выходов равной двум и с определенным взаимным фазовым сдвигом. На первой группе основных выходов 18-импульсное напряжение имеет индексы Ч ; О,о, 0 , . Индексы указывают на фазовый сдвиг в электрических. градусах относительно последовательности с индексом О. На второй группе основных выходов 19 напряжения сдвинуты по фазе относительно напряжений на первой группе выходов 18 на 90 эл,град иимеет индексы Я зо 1 0 2 оэо 1 0 о+ вфНа первой дополнительной группе выходов 20 напряжения сдвинуты по фазе относительно напряжений на первой группе выходов 18 на 45 эл.град и50 естественный коммутационный интервалпри таком способе управления двигателем дробится на более мелкие промежутки, а годографом вектора поля статора является 24-угольник, чем и до 5стигается высокая точность позиционирования и равномерность вращения валадвигателя.Устройство работает на принципесравнения двух управляющих частотР, и Р , а частота вращения двигателя является результатом биений этихчастот. При равенстве частот Р = Ррезультирующий вектор поля статаразанимает фиксированное положение водной из точек многоугольника, являющегося годографам вектора поля статора (фиг,9), и эта положение строгозависит от относительного фазовогосдвига между управляющими частотамиР, и Р, При Р) Рвращение происходит в одну сторону, а при Р, ( Рпроисходит реверсирование, На схемефиг.1 в скобках и на фиг.2 указаны 25фазавые сдвиги импульсных напряжений,смещенных относительно группы напряжений Ц ; Я; ч , на угол 30 эл,град, Форма и фазовый сдвиг сигналовна выходах блоков 5 и 6 НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, а также на выходе блока 8логических сумматоров приведены наэпюрах фиг.11 и 12, На эпюрах фиг.13приведены форма и фазовый сдвиг сигналов, формируемых на выходах блока9 логических сумматоров и поступающих на управление ключами трехфазного мостового инвертора 10. На эпюрах фиг.14 показаны результирующиенапряжения на фазах двигателя А, В 40и С, толстой линией выделена огибаюшая фазнога напряжения по среднемузначению. На фиг.15 приведена векторная диаграмма, построенная на основесреднего значения линейного напряже"ния. Естественный коммутационный интервал при таком способе управлениятакже дробится, а годографом вектораполя статора является двенадцатиугольник. Особенностью поля статора, фор"мируемого этой схемой, является то,что максимальное значение вектора поля статора не совпадает с осями фаздвигателя,На фиг.16 приведен вариант устройства, имеющего характеристики, сходные с устройством, изображенным нафиг.2. В этой схеме операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ производятся между двумя импульсными напряжениями, сдвинутыми на 60 эл.град. В связи с выбором такого значения угла фазового сдвига, минимизируется число логических элементов в схеме, чта видна из сравнения схем фиг. 1 и 16. На фиг. 18 приведены эпюры напряжений на выходах логических элементов схемы. Сигналы +А, -А, +В, +С, -С, как и в предыдущей схеме поступают на управление ключами трехфазного мостового инвертора. Вариант устройства с минимизированным числом элементов и с дополнительными выходами фазарасщепителя 1 показан на фиг.1. На фиг.19 показаны результирующие напряжения на фазах двигателя А, В и С, толстой линией показана огибающая фазного напряжения по среднему значению. На фиг.20 приведена векторная диаграмма, построенная по,среднему значению линейного напряжения. Годографом вектора поля статора, как и в предыдущей. схеме, является двенадцатиугольник, однако максимальное значение вектора поля статора совпадаетс осями фаз двигателя, что может оказаться существенным при учете пульсаций момента вследствие влияния зубцовых гармоник.Вариант выполнения устройства для управления двухфазным вентильным двигателем показан на фиг, 21. Сдвиг между двумя группами импульсных последовательностей составляет 45 эл. град, На фиг. 22 - 24 показаны эпюры напряжений на выходах каждого логического элемента схемы. Последовательности +А, -А, +В, -В подаются на управляющие входы инвертора (фиг.25). На фиг.26 показаны результирующие напряжения на фазах двигателя А и В по мгновенному и среднему (толстая линия) значениям. На фиг.27 приведена векторная диаграмма, построенная на основе среднего значения линейного напряжения, Из диаграммы видно, что коммутационный интервал при таком способе управления двухфазным двигателем также дробится на более мелкие углы, а годографам вектора поля статора является восьмиугольник.Таким образом, достижение высокой равномерности вращения и повышенной точности позиционирования достигается путем формирования вращающегося поля статора в виде квазиправильного многоугольника с различным числомграней в зависимости от требуемой величины равномерности, точности нли аппаратурных зарат, При этом использование секций обмотки якоря элек 5 тродвигателя остается высоким, а потери в силовой части мостового инвертора незначительны.Формула изобретения 101, Устройство для управления ш-фазным вентильным электродвигателем по авт,св . В 1410210, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повьппе ния равномерности частоты вращения и точности позиционирования, в него дополнительно введены третий и четвертый блоки НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, включающие,по крайней мере, ш элементов, каждый второй и третий блоки логических сумматоров, включающие две группы из ш элементов каждый, а фазорасщепитель снабжен,по крайней мере,двумя группами по ш дополнитель ных выходов каждая, 1-е выходы первой и второй групп подключены к первым входам х-х элементов соответственно третьего и четвертого блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, вторые входы каж дых элементов которых подключены к вторым входам элементов соответственно первого и второго блоков НЕРАВНО" ЗНАЧНОСТЪ, первый и второй входы-го элемента первой группы элементов второго блока логических сумматоров подключены соответственно к выходам -х элементов третьего и четвертого блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, авыход этого элемента подключен к второму входу х-го элемента первой группы элементов третьего блока логических сумматоров, первый и второй вхо-ды 1-го элемента второй группы эле"ментов второго блока логических сумматоров связаны соответственно с выходамн,1.-х элементов третьего и четвертого блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, авыход этого элемента подключен к второму входу ь-го элемента второй груп ы элементов третьего блока логических сумматоров, причем каждый элементтретьего блока логических сумматороввключен по первому входу и выходумежду соответствующим выходом первого блока логических сумматоров и соответствующйм входом инвертора. 2. Устройство но п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первый и второй входы ь-го элемента второй группы элементов второго блока логических сумматоров связаны соответственно с выходами 1-х элементов третьего и четверого блоков НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ через дополнительно введенные инверторы.1522354 дца.,оао 2 ь-Вэ+о 9% ф)го оо окВк ьбго 9 ЫЯЮ 2 ь+7 ь 2 Чь Ого 4 ю0 р 2 согсочю о оо ог,о+оо+оо оосВо 9 О оВоо 2 с "с с с(Рог В Хо +Уо го оо ХаУа 2 оа ч ;,+2 Оа -4 ХоУо 2 аХьУьч фВ Х)фУьф 2,4 Ц Хь Уь 2 ь 9 ь В "ь Уь 2 ь Уь ХС+Ус 4 Ус +ф"фсЧс фС-Х,+7 Я+, "с 2 с2 с ус -г;рФигЯ