Способ динамического торможения вентильного электродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 801 з 1762 РЕСПУБЛИ 6/О 94 Н САНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ргетически и В.К.Ло ,5 (088, Н,П, и дтные дви енкоУправ атели п нергоатомизЧЕСКОГО ТОРМ ОДВИГАТЕЛЯ тносится к зобретения надежности И электявляетУкаЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(54) СПОСОБ ДИНАМИВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТ(57) Изобретениеротехнике. Цельюся повышение КПД занная цель достигается тем, что вспособе динамического торможения вентильного электродвигателя на К-доммежкоммутационном интервале отключают анодную группу ключей преобразователя частоты (ПЧ) 2, а на (К+1)-ммежкоммутационном интервале отключаюткатодную группу ключей ПЧ 2. Под К-ммежкоммутационным интервалом понимается любой временной (угловой) интервал, ограниченный двумя ближайшимипереключениями ключей ПЧ 2. Данныйспособ позволяет увеличить тормозноймомент и выравнять электромагнитныепроцессы в вентильном электроприводе. 2 ил.13176Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вэлектроприводах с вентильными электродвигателями с высокой частотой пуска и останова,Цель изобретения - повышение КПДпутем увеличения тормозного моментаи повышение надежности путем выравнивания электромагнитных процессов.На фиг, 1 представлена функциональная схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - линейные ЭДС (е)вращения в секциях якорной обмотки(а), диаграммы работы ключей преобразователя частоты при различных алгоритмах управления вентильным электродвигателем двигательного режима (б),режима противовключения (в), динамического торможения вида Т (г), динамического торможения вида Д (д), сим метричного способа динамического торможения (е), несимметричного способадинамического торможения (ж), динамического торможения при двух включенных ключах (з). 25Вентильный электродвигатель содержит (фиг, 1) синхронную машину 1,преобразователь 2 частоты и датчик 3 положенйя ротора Электрическая машина 1 включает в себя якорную обмотку с тремя секциями 4-6 и вращающийся индуктор 7, установленный на валу 8 (показан условно), на которомразмещен также сигнальный элемент 9датчика 3 положения ротора, причемсигнальный элемент 9 имеет возможность занимать любое угловое положение относительно индуктора 7. Преобразователь 2 частоты выполнен на шести ключах (транзисторах) 10-15, три 40из которых (10-12) образуют аноднуюгруппу, а три других (13-15) - ка -тодную группу, Преобразователь 2частоты содержит также шесть диодов16-21 моста обратного тока. Датчик3 положения индуктора выполнен ввиде сигнального элемента 9 и чувствительных элементов 22-27, Датчик 3формирует управляющие сигналы дляоткрывания ключей 10-13 преобразователя 2 частоты, Наличие напряженияна чувствительных элементах 22-27(фиг. 2) свидетельствует о том, чтосоответствующий ключ преобразователя2 частоты открыт.55На фиг, 2 диаграммы работы ключейпреобразователя 2 частоты иллюстрируют двигательный режим работы вентильиого электродвигателя, а также 292тормозной в режиме противовключения,где- длительность включенного состояния ключа преобразователя 2 частоты. Кроме того, диаграммы на фиг,2представляют известные режимы динамического торможения по симметричному и несимметричному способам управления, при которых ключи 10 - 12анодной группы в преобразователе 2частоты отключены, Для реализацииизвестных способов управления в двигательном и тормозных режимах необходимо использовать датчики 3 положения ротора с соответствующими расположением чувствительных элементов22-27 и конфигурацией сигнальногоэлемента 9, сдвинутого на определенное угловое положение относительноиндуктора 7, или функциональные преобразователи сигналов датчика 3 положения ротора.Рассмотрим электрические процессы, происходящие в вентильном элект-родвигателе, например, на втором межкоммутационном интервале при работев режиме динамического торможения,Режим динамического торможения вентильного электродвигателя может бытьосуществлен за счет образования электрических контуров для протеканиятока под действием ЭДС вращения, наводимых в секциях 4-6 при вращениииндуктора 7. Для обеспечения наибольшего тормозного момента необходимо использовать для образованияэлектрических цепей секций якорнойобмотки электрической машины, в которых наводится максимальное значение ЭДС вращения на межкоммутационном интервале. Максимальное значениелинейной ЭДС вращения на втором межкоммутационном интервале енаводится в секциях 4 и 6,На фиг, 2 показаны линейные ЭДСвращения. Индексы при е соответствуют позициям секций, в которых онинаводятся, позиции секций приведеныв той последовательности, в которойони находятся при протекании по нимконтурных токов динамического торможения,Для образования цепи контурноготока динамического торможения с действующей в ней линейной ЭДС е достаточно включить один из ключей 13и 12 преобразователя 2 частоты,Рассмотрим способ динамическоготорможения, когда на втором межкоммутационном интервале включен ключ29 4 3 13176 13 (режим динамического торможения вида Т), В квазиустановившемся режиме динамического торможения вида Т до включения ключа 13 при включенном ключе 11 (интервал А) токи 1и 1 В,дД(индексы соответствуют позициям секций обмотки якоря на фиг. 1) в секциях обмотки якоря протекают по це"пям: ключ 11 секции 5 и 4 диод 16 ключ 11 под действием ЭДС вращение 10 е , ключ 11, секции 5 и 6,диод 18 ключ 11 под действием спадающего участка ЭДС вращения е . При переходе на второй межкоммутационныйинтервал (В) после отключения ключа 1511 и включения ключа 13 токииВвпротекают одновременно через ключ 13 и замыкаются по цепям: ключ 13, диод 2 1, секции 6 и 4, ключ 13 под действием максимальной ЭДС вра щения ев ключ 13, диод 20, секции 5 и 4, ключ 13 под действием спадающего участка ЭДС вращения еВ,ВПри этом как нарастающий ток, 6так и спадающий ток 1 В замыкаются 25 внутри преобразователя 2 частоты и протекают одновременно через ключ 13, Обеспечивается режим трехфазного короткого замыкания, Отсутствует рекуперация энергии в источник пита нияРассмотрим режим динамического торможения, когда на втором межкоммутационном интервале включен ключ 12, В отличие от режима динамичес кого торможения вида Т, когда транзистор (ключ 13) является общим приВ образовании цепей спадающегоВ и нарастающего 1 контурных токов,Вобщим для цепей с нарастающим и спа дающим токами является диод (режим вида Д), Для реализации этого режима динамического торможения необходимо сигнальный элемент 9 переместить на угол 60 эл. град, в сторону опережающей коммутации для данного направления вращения.1В квазиустановившемся режиме динамического торможения вида Д до включения ключа 12 при включенномл .Я ключе 13 (интервал А) токи+ив секциях обмотки якоря протекают по цепям: ключ 13, диод 20, секции 5 и 4, ключ 13 под действием максимальной ЭДС вращения ев, ключ 13, диод 21, секции 6 и 4, ключ 13 под действием нарастающего участка ЭДС вращения еь . При переходе на второй межкоммутационный интервал (В).после отключения ключа 13 и включения клю В в ча 12 токив отключаемой и 1 в подключаемой ветвях обмотки якоря протекают одновременно через диод 16 по цепям: диод 16, источник питания, диод 20, секции 5 и 4, диод 16 под действием ЭДС самоиндукции, диод 16, ключ 12, секции 6 и 4, диод 16 под действием ЭДС вращения ев и ЭДС самоиндукции, возникающей в секции 4 при отключении секций 4 и 5 на коммутационном интервале, и под действием максимальной ЭДС вращения ев на остальном участке второго межкоммутационного интервала, Диод 16 связывает секции 5 и 4 с источником, и энергия, запасенная в индуктивностях секций 5 и 4, частично рекуперируется в источник, что способствует быстрому спаданию тока в них.Токв секции 6 начинает нарастать со значения, которого он достиг на предыдущем первом межкоммутационном интервале. После окончания коммутационного процесса ток в секции 5 непротекает до момента, когда линейнаяЭДС вращения е превысит ЭДС ев+Далее процессы в вентильном электродвигателе повторяются. Режим динамического торможения может быть обеспечен при одновременном включении двух ключей преобразо-. вателя 2 частоты на каждом межкоммутационном интервале поочередно из анодной и катодной групп преобразователя 2 частоты, Датчик 3 положения ротора для управления ключами преобразователя 2 частоты в этом случае выполняют таким образом, что его сигнальный элемент 9 представляет собой два сегмента по 60 эл, град каждый, расположенные .с промежутком в 60 эл, град. Этот режим динамического торможения полностью эквивалентен с точки зрения создания тормозного момента режиму симметричного динамического торможения. Образование электрических контуров происходит поочередно с помощью ключей анодной и катодной групп преобразователя 2 частоты, В отличие от симметричного способа динамического торможения используются только два ключа на каждом межкоммутационном интервале, а функцию третьего ключа выполняет диод моста обратного тока, Например, на втором межкоммутационном интер15 4 Ю С Э Е Г Ют Л, г,гк з гб,7 Л,у г,гб,7 гУ 7 игг 43253 Тираж ббО Подписяо НИИПИ За оизв.-полигр. тр-тне, г, Ужорсд, ул, Проектная 5 131762 вале при включенных ключах 13 и 14 в образовании цепи протекания тока участвует диод 21, обеспечивая протекание тока по секции 6 в течение всего интервала, Включение ключа 15 на втором коммутационном интервале (как в известном устройстве) является избыточным.Таким образом, реализация предлагаемого способа динамического тормо О жения позволяет увеличить тормозной момент и выравнять электромагнитные процессы в вентильном электродвигателе. Формула изобретения Способ динамического торможения вентильного электродвигателя с двухполупериодным преобразователем час тоты с ключами анодной и катодной 9 6групп и диодным мостом обратного тока, заключающийся в том, что вентильный электродвигатель переводят в режим противовключения и отключают одну группу ключей преобразователя частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повьпдения КГК путемувеличения тормозного момента и повышения надежности путем выравнивания электромагнитных процессов, наК-м межкоммутационном интервале отключают анодную группу ключей преобразователя частоты, на (К+1)-м межкоммутационном интервале отключаюткатодную группу ключей преобразователя частоты, причем под К-м межкоммутационным интервалом понимаетсялюбой временной (угловой) интервал,ограниченный двумя ближайшими переключениямиключей преобразователячастоты.1