Способ управления электродвигателем двойного питания

(57) СН АТЕЛЕМ ром по ение в яжение итуду итуды ротора стоту итуды кото пряж напр ампл ампл ков и ча ампл(56) 1. Авторское9 928586, кл, Н 02, Патент СшАкл. Н 02 Р 5/40,ОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРО- ДВОЙНОГО ПИТАНИЯ, прн ают синусоидальное наротор, синусоьщальное в статор, контролируют ,частоту тока статора, аэных напряжений и торегулируют амплитуду ока статора, регулируют апряжения и тока ротора,Р 5 40 02 Р 7 42 разгоняют ротор до заданной частоты вращения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощенияспособа при обеспечении высокихэнергетических показателей эа счетувеличения коэФФициента мощности,в ротор подают синусоидальное напряжение Фиксированной частотыи амплитуды, необходимой величиныдля обеспечения коммутации токастатора, при увеличении тока статора контролируют увеличение Фазового сдвига между напряжением ротора постоянной амплитуды и токомротора до четверти периода синусоидального напряжения ротора Фиксированной частоты и при достиженииим четверти периода синусоидальногонапряжения ротора увеличивают амплитуду напряжения ротора до величины,необходимой для уменьшения Фазовогосдвига между напряжением и токомротора до величины, меньшей четвертпериода напряжения роторакИзобретение относится к электротехнике и может быть использованодля управления электродвигателемдвойного питания, предназначенногодля привода тяги подвижного состава, а также других механизмов и 5машин с тяговыми нагрузочными характеристиками.Известен способ управления электродвигателем двойного питания,при котором подают напряжение переменной амплитуды и частоты в статорные и роторные обмотки от различных источников электроэнергии,контролируют скорость, угловое положение ротора, токи ротора и статора, сравнивают измеренные параметрырежима с заданными и по результатамсравнения регулируют автономно развиваемый электромагнитный моменти скорость в заданном диапазоне Г 13Недостатком известного способаявляется сложность его реализациии обеспечения высоких энергетических показателей.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способуправления двигателем двойного питания, при котором подают синусоидальное напряжение в ротор, подают синусоидальное напряжение в статор, контролируют амплитуду и частоту тока статора, амплитуды фазных напряжений и токов ротора, регулируют амплитуду и частоту тока статора, регулируют амплитуды напряжения и тока ротора, разгоняют ротор до заданной частоты вращения 2.Недостатком способа являетсясложность реализации при одновременном обеспечении высоких энергетических показателей.Цель изобретения - упрощение способа управления при обеспечении вы"соких энергетических показателейза счет увеличения коэффициента мощности.Укаэанная цель достигается тем,что при управлении двигателем двойного питания подают синусоидальноенапряжение в ротор, синусоидальное 50напряжение в статор, контролируютамплитуду и частоту тока статора,амплитуды Фазных напряжений и токовротора, регулируют амплитуду и частоту тока статора, регулируют амплитуды напряжения и тока ротора,55разгоняют ротор до заданной частотывращения, причем в ротор подаютсинусоидальное напряжение фиксированной частоты и амплитуды, необходимой величины для обеспечения коммутации тока статора, при увеличениитока статора контролируют увеличение фазового сдвига между напряжением ротора постоянной амплитуды итоком ротора до четверти периода 65 синусоидального напряжения ротораФиксированной частоты и при достижении его четверти периода синусоидального напряжения ротора, увеличивают амплитуду напряжения ротора до величины, необходимой дляуменьшения фазового сдвига между напряжением и током ротора до величины меньшей, четверти периода напряжения ротора.На чертеже изображена Функциональная схема устройства для осуществления способа управления двойного питания.Устройство содержит асинхронныйдвигатель с фазным ротором 1, преобразователь частоты статора 2, преобразователь частоты ротора 3, датчик напряжения статора 4, датчиктока статора 5, датчик напряженияротора б, датчик тока ротора 7,блок управления выпрямительным звеном преобразователя частоты статора 8, блок управления инверторнымзвеном преобразователя частоты статора 9, блок управления выпрямительным звеном преобразователя частоты ротора 10, блок управления инверторным звеном преобразователячастоты ротора 11, блок выделения угла сдвига фаз между напряжением и током ротора 12, релейный элемент 13, функциональный блок 14,блок произведения 15, блок коммутации положительной обратной связипо току статора 16, регулятор амплитуды напряжения ротора 17, задатчик амплитуды напряжения статора 1 8, задатчик фиксированной амплитуды напряжения ротора 19, задатчик фиксированной. частоты 20 напряжения ротора.В процессе осуществления способа управления двигателем двойногопитанйя устройство; функционируетследующим образом,На силовые входы преобразователей частоты статора 2, ротора 3 иблоков управления подают напряже-,ния питания. От задатчика фиксиро:ванной частоты ротора 20 задающего постоянную частоту напряженияпитания ротора порядка 3-5 Гц) через блок управления инверторнымзвеном 11 преобразователя частотыротора 3 подают управлякщие импульсы на его тиристоры. Одновременноот датчика напряжения статора 4через блок 9 управления инверторным звеном преобразователя частоты статора 2 импульсы управления,синхронизированные с напряжениемобмотки статора двигателя 1, подают с некоторым углом опереженияна тиристоры ведомОго инверторапреобразователя частоты статора 2,коммутация тиристоров которогопроизводится ЭДС статора. В начальный момент времени амплитуда ичастота напряжения питания роторазадаются, исходя иэ условия обеспечения коммутации тока статора,протекающего через тиристоры ведомого инвертора, коммутируемые ЭДС, 5наведенной в статоре неподвижногоэлектродвигателя. Коммутация инвертора преобразователя частоты 2обеспечивает протекание тока по обмоткам статора, а следовательно, 10и образование рабочего магнитногопотока в зазоре, благодаря чемувозникает электромагнитный момент,обеспечивакщий преодоление моментанагрузки на валу, напримеР стопоРного момента трогания неподвижногосостава. Это позволяет развить необходимый для трогания с места состава электромагнитный момент, принеподвижном роторе и обеспечитьплавный разгон. При вращении ротора в обмотке статора. наводится ЭДСчастоты шэ равной сумме частот напряжения питания:Шу и вращения ротораю С увеличением Развиваемого момента на валу двигателя при постоянных величинах частоты и напряжения питания ротора изменяется соотношение между напряжением ротора и ЭДС.С датчиков 6 и 7 соответственно фаэ"ные напряжения ООО,Ои фазные токи 1 О 1 ь,1 ротора поступают наблок выделения угла сдвига фаэ 12,который формирует синусоидальныенапряжения единичной амплитуды,пРопорциональные алоэи э 1 п Ч 2, соответственйо поступающие на входырелейного элемента 13 и функционального блока 14. В релейном элементе 13 образуется ступенчатое напряжение единичной амплитуды, положительный знак которого соответству"ет в двигательном режиме машиныположительному значению угла Уотнуля до четверти периода, а отрицательный знак - отрицательному эначению угла Ч более четверти перигода. Функциональный блок 14 по значению тригонометрической функцииугла, например косинусу, вычисляетего значение по абсолютной величи-,не,(Ч 1 С выхода блока произведения 15 двухполярный сигнал поступает на вход блока 16 включения обратной связи по току статора, приводящей к пропорциональному возрастанию напряжения, а значит и тока ротора, Блок 16 включает обратную связь потоку статора только при достижении фазового сдвига между напряжением и током ротора четверти периода напряжения ротора, что эквивалентно смене знака напряжения на выходе блока 15 с плюса на минус, т.е. только при отрицательном значении угла Ч . Это соответствует изменению направления мощности в роторной цепи через преобразователь частоты ротора 3. Положительное значение угла Рсоответствует потреблению ротором. мощности от сети, а отрицательное значение угла б,соответствует рекуперации энергии через роторную цепь в сеть. Таким образом, введение данной обратной связи по току статора исключает возникновение режима рекуперации через роторную цепь. При работе двигателя в генераторном режиме рекуперации энергия осуществляется через статорную цепь, т.е, преобразователь частоты 2, устройство которого обеспечивает режим рекуперации.После включения блока 16 на вход блока 17 поступает напряжение, пропорциональное току статора, которое суммируется с заданием амплитуды напряжения ротора, усиливается и поступает на вход блока управления выпрямительным звеном преобразователя,частоты ротора. Это приводит к возрастанию амплитуды напряжения ротора, в результате чего исключается возникновение режима рекуперации в моторной цепи.Таким образом, двигатель двойного питания работает в режиме вентильного двигателя, возбуждаемого переменным током, в отличие от классического вентильного двигателя с возбуждением постояннь 1 м током или от постоянных магнитовПрименение данного изобретения позволяет упростить способ управле" ния двигателем двойного питания при обеспечении высоких энергетических показателей, в частности позволяет существенно упростить устройство преобразователя частоты в роторной цепи и улучшить использование активных материалов электродвигателя.Редактбр А.Дол су комитета СССРам и открытийкв ушскаа наб., д. 4/5филиал ППППатентР, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 376/53 ВНИИПИ Го по дел 113035 Йосставитель И,Волошиновскехред И . Метеле ва ираж 667дарственногоизобретениЯа 7-35, Ра Коррект Подписи Демч