Устройство для управления инвертором вентильного двигателя

(19) 01) 4130 ЗВ) Н 02 Р 13/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй(71) Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила" им. С.М. Кирова(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 765978, кл. Н 02 Р 13/16, 1980.2. Авторское свидетельство СССР У 508892, кл. Н 02 Р 13/16, 1976.(54) (57) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОИ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее последовательно включенные интегратор с ключом сброса,компаратор и распределитель управляющих импульсов, подключенный к входамуправления инвертора, датчик тока инвертора, выход которого соединен свходом компаратора, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенныйвыходом через элемент временной задержки с управляющим входом ключасброса интегратора, вход которогоподключен к выводу для соединения суправляющим входом регулятора скорости вентильного двигателя, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повышения надежности в работе, оно снабжено источником опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента сравнения, входами подключенного к источнику опорного сигнала и выходу ин" тегратора, ключа, дополнительнсго интегратора и усилителя, выход кото" рого подключен к входу интегратора, причем управляющий вход ключа соединен с выходом куль-органа линейных напряжений инвертора.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью Я улучшения качества переходных процессов, оно дополнительно снабжено выводом для подключения источника сигнала задания по скорости и корректирующим звеном с передаточной функци- р ей, соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по ско" рости, причем усилитель выполнен в виде суммирующего усилителя, вход ко" торого через корректирующее звено связан с выводом для подключения источника сигнала задания по скорости.Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано для управления зависимым инвертором вентильного двигателя постоянного тока.Известно устройство для управле-ния инвертором вентильного двигателя, содержащее датчик величин скорости и угла запаса на восстановление вентильной прочности, выходы которых соединены с входами последовательно включенных интегратора, формирующего опорное пилообразное напряжение, и нуль-органа, Выход нуль-органа подключен к входу распределителя управляющих.импульсов по фазам зависимого инвертора, а интегратор снабжен ключом сброса, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов перехода через ноль линейных напряжений синхронного двигателя 11 .Недостатком устройства является сложность, обусловленная наличием датчиков скорости и угла запаса на восстановление вентильной прочности и малая надежность.Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является устройство для управления инвертором вентильного двигателя, содержащее З 0 последовательно включенные интегратор с ключом сброса, компаратор и распределитель управляющих импульсов, подключенный к входам управления инвертора, датчик тока инвертора, выход 35 которого соединен с входом компаратора, нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом через элемент временной задержки с управляющим входом ключа сброса интегратора, 40 вход которого подключен к выводу для соединения с управляющим входом регулятора скорости вентильного двигателя, причем к входам последовательно .включенных интегратора и компаратора 45 подключены клеммы для соединения с датчиком скорости 21. Недостатком устройства является необходимость использования датчика частоты вращения вентильного двига- Ртеля. Действительно, если в системе вентильного двигателя применяют серийный синхронный двигатель, то возникают серьезные трудности при сопряжении вала двигателя с валом датчика.частоты. Если проектируется специальный двигатель, то датчик частоты вращения обычно устанавливается в корпусе машины, что увеличиваетее габариты,Причем снижается надежность системы в целом.Целью изобретения является упрощение и повышение надежности в работе.Поставленная цель достигается тем,что устройство для управления инвертором вентильного двигателя, содержащее последовательно включенные интегратор с ключом сброса, компаратори распределитель управляющих.импульсов, подключенный к входам управленияинвертора,датчик тока инвертора,выходкоторого соединен с входом компаратора,нуль-орган линейных напряжений инвертора, соединенный выходом черезэ.-,емент временной задержки с управляющим входом ключа сброса интегратора, вход которого подключен к выводудля соединения с управляющим входомрегулятора скорости вентильного двигателя, снабжено источником опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента сравнения,входами подключенного к источникуопорного сигнала и выходу интегратора, ключа, дополнительного интегратора и усилителя, выход которогоподключен к входу интегратора, причем управляющий вход ключа соединенс выходом нуль-органа линейных напряжений инвертора.Для улучшения качества переходныхпроцессов, устройство дополнительноснабжено выводом для подключенияисточника сигнала задания по скоростии корректирующим звеном с передаточной функцией, соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости, причем усилительвыполнен в виде суммирующего уси-;лителя, вход которого через корректирующее звено связан с выводом дляподключения источника сигнала задания по скорости.Корректирующее звено может иметьпередаточную функцию, определеннуюв видеюрс (5)Ы(5 =Т 4 Тд ЬТЬ4 ф Ъ 4 рс 1 Ягде Юрс (Ь) - передаточная функция регулятора скорости двигателя,3 10941Т - электромеханическая постоянная времени вентильного двигателя,ТА - электромагнитная постоянная времени вентиль: ного двигателя.На рисунке показана функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство для управления инвертором 1 вентильного двигателя 2, содержит последовательно включенныеинтегратор 3 с ключом сброса 4, компаратор 5 и распределитель 6 управляющих импульсов подключенный к входам управления 7 инвертора 1, датчик 8 тока инвертора, выход которого соединен с входом компаратора 5,нуль-орган 9 линейных напряженийинвертора 1, соединенный выходом через элемент 10 временной задержки 20с управляющим входом ключа 4 сброса, интегратора 3, вход которогоподключен к выходу 11 для соединенияс управляющим входом регулятора 12скорости вентильного двигателя. Устройство снабжено источником 13 опорного сигнала, цепочкой из последовательно соединенных элемента 14сравнения, входами подключенного кисточнику 13 опорного сигнала и вы- ЗОходу интегратора 3, ключа 15, дополнительного интегратора 15 и усилителя 17, выход которого подключен квходу интегратора 3, причем управляющий вход ключа 15 соединен с вы. 35ходом нуль-органа 9 линейных напряжений инвертора,Устройство может быть дополнительно снабжено выводом 18 для подключения источника. 19 сигнала заданияпо скорости и корректирующим звеном20 с передаточной функцией, соответствующей передаточной функции вентильного двигателя по скорости, причем усилитель 17 выполнен в виде 45суммирующего усилителя, вход которого через корректирующее звено 20 связан с выводом 18 для подключения источника 19 сигнала задания по скорости.При этом выход регулятора 12 скорости вентильного двигателя соединен . с управляющим входом управляемого выпрямителя 21 связанного через дроссель 22 с инвертором 1. 55Устройство для управления инвертором вентильного двигателя работает следующим образом.30 4В установившемся режиме амплитуда опорного пилообразного напряжения Оо на входе компаратора 5 постоянная и равна амплитуде А на выходе источника опорного сигнала. Величинатока инвертора 1 и скорость двигателя также постоянны. Постоянной ,является и частота импульсов на выходе нуль-органа 9 линейных напряжений инвертора. Компаратор 5 формирует управляющие импульсы с постоянной частотой и постоянным углом опереженияф 1 = 1 ф 1 = = 1+в = со" з 1Напряжение на выходе дополнительного интегратора 16 равно статической ошибке в контуре регулирования скорости (если тйВтвамимеется). При изменении задания по скорости И с выхода источника 19 задания по скорости появившееся рассогласование отрабатывается по цепи, включающей регулятор 12 скорости, выпрямитель 21, дроссель 22, инвертор 1, вентильный двигатель 2, нуль-орган 9 линейных напряжений инвертора, элемент 10 временной задержки, ключ сброса 4 интегратора. Элемент 14 сравнения, ключ 15, дополнительный интегратор16. В результате на выходе суммирующего усилителя 1 образуется напряжение равное сумме напряжения с выхода дополнительного интегратора 16 и напряжения с выхода корректирующего звена 20, имитирующего переходный процесс изменения частоты вращения двигателя. Таким оЬразом, изменение напряжения на входе интегратора 3 обеспечивает необходимое изменение наклона пилообразного напряженияодл соответствует изменению частоты вращения вентильного двигателя 2 и определяет величину сигнала обратной связи Мосдля регулятора 12 скорости. Для улучшения качества переходных процессов по скорости корректирующее звено 20 имеет передаточную функцию 9 ЙЫ с передаточной функцией вентильного двигателя по скорос- . ти, а именно ь(Я -,ТщТвЬ +ТмЬф 1 ф 4 рс(Ч де Мс(5) - передаточная функциярегулятора 5 скорости, Т- электромеханическая постоянная времени вентильного двигателя, 9 10941Тд - электромагнитная постоянная двигателя.,Регулирование скорости вентильного двигателя 2 осуществляется засчет воздействия на вход управляейого выпрямителя 21 .сигнала с выхода регулятора 12 скорости, на входекоторого осуществляется сравнениесигналов ъ 4 уот регулятора 12 задания по скорости и сигнала обратнойсвязи М/е.формирование импульсов,управления тиристорами инвертора 1осуществляется цепочкой состоящей изпоследовательно включенных интегратора 3 с ключом сброса 4, компаратора И5 и распределителя 6 управляющих импульсов. С целью обеспечения высоких энергетических .показателей уголопережениявключения тиристоровинвертора 1 должен быть минимально 20возможным и равен сумме углов коммутациии угла запаса 8 на восстановление вентильной прочности. Дляэтого вход компаратора 5 подключается также к выходу датчика 8 тока инвертора, а управляющий вход ключа 4сброса через элемент 10 задержкиподключается к выходу нуль-органалинейных напряжений инвертора, Врезультате на входе компаратора 5 зОпроисходит сравнение сигнала 1 отдатчика тока 8 инвертора и опорногопилообразного напряжения Орп с выхода интегратора 7.Причем для обеспечения инвариант- з;ности углакизменению частотывра 30 6щения вентнльного двигателя 2 следует изменять наклон пилообразного напряжения так, чтобы он был пропорционален текущему значению скорости. Это осуществляется за счет стабилизации амплитуды Ою в замкнутом контуре регулирования, состоящем из последовательно включенных элемента 14 сравнения, ключа 15, дополнительного интегратора 16 и суммирующего усилителя 17, выход которого подключен:.к входу интегратора 3 и к выводу 11 для соединения с управляющим входом регулятора 12 скорости вентильного двигателя. Поскольку текущие значения амплитуды представляют собой решетчатую функцию времени, процесс регулирования имеет импульсный характер н определяется работой ключа 15.Таким образом, введение новых элементов, обеспечивающих стабилизацию амплитуды опорного пилообразного напряжения позволяет упростить систему вентильного двигателя постоянного тока и существенно повысить ее надежность за счет исключения датчика скорости.Кроме того, в некоторых случаяхвозможным становится уменьшение габаритов и металлоемкости двигателя,а также обеспечение его работоспособности в тяжелых эксплуатационныхусловиях,1094130 Составитель А. БабакРедактор Анд. Шандор Техред А.Бабинец Корректор А. Ференц Зака 3454/44 нод 4/5 3035 ая н ПП "Патент Ужгород, ул. Проект ил1ю Тираж 667 И Государственно делам изобретении осква, Ж, Рауш Под комитета СССР открытий