Способ управления вентильным двигателем циклоконверторного типа и устройство для его осуществления

и 866661 Союз СоветскихСоцивлмстическкаРеспубики ОП ИСАНИЕИЗоьаитИНИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)м. Кл,Н 02 К 29/04 ЬеуАарстюяый комитет СССР ае двяаи изобретений и открытий(53) УДК 62 83 :621,313.292 (088.8) Дата опубликования описания 23.09.81(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕИТИЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ЦИКЛОКОНВЕРТОРНОГО ТИПА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ- Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к регулируемым электрическим машинам переменного тока различного назначе ния при работе их от преобразователя частоты, управляемого от датчика частоты и фазы (ДЧФ),5Известен способ управления вентильным двигателем (ВД) цнклоконверторного типа, используемый в электрорнводах транспортных средств. Согласно этому способу управляющие импульсы вентилей циклоконвертора формиру 1 в ют путем логического умножения импульсовЬЛДЧФ двигателя, длительностью эл.град.,Ч и импул:ов ДЧФ питающей сети длительностью - эл, град (1).Недостатком известного способа является15 взаимное влияние сетевой и машинной коммутаций при их совпадении по времени, что вызывает увеличение угла сетевой или машинной коммутаций. Это приводит к необходимости увеличения угла опережения включения цикло 20 конвертора и к ухудшению энергетических показателей ВД, а также при определенных часто. тах вращения и соответствующих соотношениях параметров машины и питающей сети к воэ. можности срыва машинной илн сетевой коммутаций,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ управления вентильным двигателем циклоконверторного ти. па, при котором длительность импульсов ДЧФ двигателя и питающей сети увеличивают на угол, соответствующий максимальной длитель ности коммутации, начавшейся первой, При этом включением дополнительного вентиля создают независимые контуры сетевой и машинной коммутаций нри их одновременном протекании, что обеспечивает коммутацию тока в фазах питающей сети под действием лишь напряжения питающей сети, а коммутацию тока в фазах машины - только под действием ЭДС вращения машины 12.Однако увеличение длительности импульсов ДЧФ двигателя и питающей сети на заданную максимальную длительность коммутации огра. ничивает возможность применения известного способа при широком диапазоне изменения частоты вращения, а также цри переменной чав тоте питающей сети, например в автономных866661установках, При этом максимально возможноевремя увеличения длительности импульсов ДЧФдвигателя и питающей сети из условия обеспе.чения нормальной работы циклоконвертораменяется в широких пределах, а заданное мак.симальное время увеличения длительности им.пульсов остается неизменным.Известно устройство управления ВД циклоконверторного типа, содержащее циклоконвер.тор, к выходу которого подключена синхронная 10машина с датчиком частоты и фазы, а такжеблок логического умножения, соединенный сдатчиком частоты и фазы двигателя и датчикомчастоты и фазы питающей сети, После логического умножения данных последовательностейимпульсов ДЧФ двигателя и питающей сети по.лучают управляющие импульсы вентилей, поступающие на управляемые входы циклокон.вертора 1,Такое построение устройства управления ог.раничивает диапазон регулирования частотывращения, так как заданное время увеличениядлительности импульса, соответствующее углу, остается неизменным а максимальноосв 1возможное увеличение длительности импульсовДЧФ двигателя и питающей сети из условияобеспечения нормальной работы циклоконвертора может меняться в широких пределах, благодаря изменению частоты вращения и частотыкитающВй сети.Цель изобретения - расширение диап 3 зонарегулирования частоты вращения.Указанная цель достигается тем, что согласно способу, при котором импульсы датчикачастоты и фазы двигателя длительностью 2 дт,эл. град, а также импульсы датчика частоты ифазы питающей сети длительностью 2 п/пз, эл.град.,увеличивают на заданную длительность и формируют управляющие импульсы вентилей циклоконвертора логическим умножением полученныхпоследовательностей импульсов указанных датчиков, контролируют проводящее состояниегрупп вентилей фаз двигателя и питающей сети, а увеличение длительности импульсов производят на время проводящего состояния группвентилей, отсчитываемое с момента начала коммутации указанных групп вентилей, где гп,число фаз элементарной схемы преобразованиясо стороны питающей сети, внутри которой.происходит сетевая коммутация тока; гп 2число фаз элементарной схемы преобразования 50со стороны вентильного двигателя, внутри которой происходит машинная коммутация тока.Кроме того, в устройство управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, содержащее блок машинной коммутации, на одинвход которого подключен выход датчика нагрузки, на другой вход подключен выход датчикащстоты и фазы синхронной машины, подключенного к циклоконвертору, распределительныйблок, на первый вход которого подключен вы.ход блока сетевой коммутации, введены дваэлемента ИЛИ и элемент И, блок наличия коммутации, датчик проводимости, при этом первыйвыход датчика проводимости подключен наодин вход первого элемента ИЛИ, друтой входкоторого подключен к выходу блока машин.ной коммутации, а выход подключен на вто.рой вход распределительного блока, вход блоканаличия коммутации и первый вход элемента И,второй вход которого соединен с вторым выходом датчика проводимости, третий вход соединен с выходом блока наличия коммутации,а выход подключен на первый вход второгоэлемента ИЛИ, второй вход которого соединенс выходом распределительного блока, а выходподключен к управляющему входу циклоконвертора.На чертеже изображена схема предлагаемогоустройства,К циклоконвертору 1 подсоединена синхрон.ная машина 2 с датчиком 3 частоты и фазына валу, Датчик 4 нагрузки соединен с бло.ком 5 машинной коммутации, Распределитель.ное устройство 6 подключено входом и блоку7 сетевой коммутации, а выходом через лоогический элемент 8 ИЛИ с входом циклоконвертора 1. Логический элемент 9 ИЛИ черезблок 10 наличия коммутации и элемент 11 Исоединен с элементом 8, при этом второйвход блока 9 соединен с датчиком 12 проводимости.Устройство работает следующим образом.На входы распред.лительного устройства 6поступают сигналы с выходов блока 7 сетевойкоммутации и блока 5 машинной коммутациичерез первый элемент ИЛИ. Выходной сигналблока 7 сетевой коммутации определяет последовательность включения вентилей в группахфаэ двигателя, а выходной сигнал блока машинной коммутации - последовательность ра.боты групп вентилей фаз двигателя, Распределительное устройство разрешает прохождениеуправляющих импульсов на вентили циклоконвертора через второй логический элемент 8ИЛИ в соответствии с сигналами блоков сетевой и машинной коммутации,В момент начала коммутации тока в фазахдвигателя разрешающий сигнал блока машин.ной коммутации прекращается для каналагруппы вентилей отключаемой фазы и подается на канал группы вентилей включаемой фазы, Однако разрешающий сигнал для прохождения управляющих импульсов в группу вентилей отключаемой фазы в выпрямительиом ре.жиме при проводящих вентилях в этой группеподдерживается благодаря сигналу, поступающе.му с выхода датчика проводимости, который6661 Ь тора,45 5 86контролирует проводящее состояние вентилейгруппы отключаемой фазы через элемент 9 ИЛИ.В этом случае при совпадении сетевой и машинной коммутаций сетевая коммутация происхсдит и в группе вентилей отключаемой фазыдвигателя, что не приводит к введению в контур машинной коммутации напряжения питающей сети.При совпадении сетевой и машинной коммутаций в контур сетевой коммутации возможновведение ЭДС вращения машины, Для исключения этого явления применяется узел, состоящий иэ блока наличия коммутации, фиксиру.ющего момент процесса коммутации, выходнойсигнал которого подается на вход элемента И,на два других входа которого подаются выход.ные сигналы элемента 9 ИЛИ и датчика проводимости, контролирующего проводящее состояние вентилей групп фаз питающей сети. Такимобразом, во время коммутации с выхода элемента И подается разрешающий сигнал на прохождение управляющих импульсов на вентили,одноименные по фазе питающей сети проводяцим вентилям группы отключаемой фазы, Следовательно, если во время сетевой коммутации, когда проводят ток несколько вентилей,начинается машинная коммутация, в группевентилей включаемой фазы двигателя управляющие импульсы подаются на вентили, одноименные по фазе питающей сети проводящимвентилям группы отключаемой фазы. При этомсоздаются независимые контуры сетевой и машинной коммутаций.Изобретение позволяет улучшить использование двигателя поиблизительно на 10 - 20% засчет уменьшения угла опережения н увеличитьдйапазои регулирования частот вращения вверх,обеспечив процесс коммутации только за счетЭДС вращения СМ,Изобретение дает возможность применитьдля высокочастотного вентильного двигателятиристориый преобразователь частоты с непосредственной связью вместо преобразователячастоты со звеном постоянного тока, что при.мерно в два раза уменьшает массу и габаритыпреобразователя и существенно уменьшает егостоимость,Формула изобретения1. Способ управления вентильным двигателем циклоконверторного типа, при котором 5 1 О 15 20 25 30 35 40 импульсы датчика частоты и фазы двигателя,длительностью 2 к/т эл. )рад., а также импуль.сы датчика частоты и фазы питающей сети,длительностью 2 я/е, эл. град., увеличивают назаданную длительность н формируют управля.ющие импульсы вентилей циклоконвертора логическим умножением полученных последова.тельностей импульсов указанных датчиков, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью рас.ширения диапазона регулирования частоты вра.щения, контролируют проводящее состояниегрупп вентилей фаз двигателя и питающей сети, а увеличение длительности импульсов производят на время проволящего состояния группвентилей, отсчитываемое с момента начала ком.мутации указанных групп вентилей, где п 1пз - числа фаз элементарных схем,2. Устройство для осуществления способапо п. 1, солержащее блок машинной коммута.ции, на олин вход которого подключен выхолдатчика нагрузки, на другой вход подключенвыход датчика частоты и фазы синхронной машины, подключенного к циклоконвертору, распределительный блок. ла первый вход которого подключен выход блока сетевой коммута.ции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вве.дены два элемента ИЛИ и элемент И, блок на.личия коммутации и датчик проводимости, первый выход которого подключен на один входпервого элемента ИЛИ, другой вход которогоподключен. к .выходу блока машинной коммутации, а выход подключен на второй вход распределительного блока, вход блока наличиякоммутации и первый вход элемента И, второйвход которого соединен с вторым выходом датчика проводимости, третий вхол соединен свыходом блока наличия коммутации, авыход.подключен на первый вход второго элементаИЛИ, второй вход которого соединен с выходом распределительного блока, а выход под.ключен к управляющему входу циклоконвер. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тихменеев Б. Н, и др. Вентильные двигатели и их применение на электроподвижномсоставе. М., "Транспорт", 1976, с. 105.2. Авторское свидетельство СССР Р 514397,кл. Н 02 К 29/04, 1974.орректор В, С Редактор Н. Дан Заказ 8093/76 сн Н 1 "Патент", г. Ужгород, уд. Прое Тираж 733ИИПИ Государственного комитета ССо делам изобретений и открытий035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д.