Способ импульсного управления вентильным электродвигателем

е то ил Изобретехнике и м й электромагнитн нии пульс ие относится жет быть исп мых электропр электродвига обретения явл ости,регулиро арактеристик к электрользовано иводах стелями,яется повывочных мепри сохра-. о мо мент фиг егулируе тиль н ыми троитро 1 раств авл Целью изие линейн двиг боты телем строй ектро и ханических ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО 1( 56) Авторское свидетельство СССУ 1464263, кл. Н 02 Р 6/02, 1986(54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯВЕНТИЛЬНЬВ 1 ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение линейности регулировочных механических характеристикпри сохранении минимальных пульсацийэлектромагнитного момента. Способимпульсного управления вентильнымэлектродвигателем заключается в том,что по командам датчика 3 положенияротора 14 электромеханического преобразователя 1 формируют управляющеевоздействие на каждый из ключей 4-9преобразователя 2 частоты на угловоминтервале ( = 23 с фазовым сдвигом 9 = 2 Я/3 для каждого последующего ключа в группе и фазовым сдви 2гом Я= т для каждого из ключей 7,8, 9 другой группы, подключенных соответственно к одноименным секциям 11,12,13 обмотки якоря электромеханического преобразователя 1, В начале каждого межкоммутационного интервала определяют группу ключей, в которой произошла очередная коммутация ключей по командам датчика 3, и осуществляют периодическое включение и выключение ключа этой группы. Дополнительно на этом же коммутационном интервале в противофазе с этим ключом периодически включают и выключают ключ другой группы, который связан с той же секцией, что и пер вый из упомянутых ключей, Во время импульса управления в соответствую щих секциях обмотки якоря наводитс ЭДС вращения, направленная встречи току от источника 51 питания, Во время паузы импульса управления об разуются новые цепи для протекания тока по секциям обмотки якоря, обу ловленного ЭДС вращения, В результ те на каждом межкоммутационном интервале секции обмотки якоря обтеают непрерывным током, Скв и от источника 51 отсутств изображена схема у ния вентильным эле на фиг,2 - диаграмм тва управления вен вигателем; на фиг,16425 4 - электрические контуры и контур" ные токи, образованные соответственно на втором и третьем межкоммутационных интервалах на фиг.5 - ЭДСУ5 вращения, наведенные в секциях электродвигателя, и токипротекающие воИ время импульса сигнала управления , и паузы сигнала управления хВентильный электродвигатель, реализующий данный способ управления, содержит многосекционный электромеханический преобразователь 1, двухполупериодный преобразователь 2 час" таты, датчик 3 положения ротора15 Преобразователь 2 частоты включает в себя анодную группу ключей 4-6, катодную группу клочей 7-9 и диодный мост 10 обратного тока. Электромеханический преобразователь 1 включает в себя секции 11 - 13 якорной обмотки ., и индуктор 14, Устройство управления включает в себя логический блок 15 преобразования сигналов, датчиков 3 положения ротора в сигналы управления 25 ключами преобразователя 2 частоты, формирователи 16-21 импульсов, сумматор 22, триггер 23, восемь логических элементов 2 ИЛИ 24-31, Иост обратного тока 10 включает в себя диоды 32-37. Бентильный электродвигатель содержит также логические элементы 2 И 38-43 с двумя прямыми входами и 2 И 44-49 с одним прямым и одним инверсным входами.35Импульсы управления Б п подаются на первый вход каждого элемента 24, 25, на второй вход которых подается сигнал с соответствующего выхода триггера 23, Логическое состояние 4 О сигналов на выходах триггера 23 определяет прохождение импульсов управления Ь 11 для отключения ключей анодной или катодной группы ключей преобразователя 2 частоты. Функциональный преобразователь формирует по сигналам датчика 3 положения ротора сигналы управления для каждого кгпоча преобразователя 2 частоты. Эти сигналы перемножаются с сигналом управления в элементах 38-43 и подаются на управляющие цепи ключей 4-9 через логические элементы 26-31. Логический блок 15 связан с сумматором 22 через формирователи импульсов55 16-21, которые формируют импульсы при смене межкоммутационных интервалов, При определенной конструкции датчика 3 функциональный преобразо" 73 . 4ватель может отсутствовать. Выходсумматора 22 подключен к счетномувыходу триггера 23, вход уставки ну.ля которого подключен к выходу формирователя импульсов 16. Элементы38-43 обеспечивают выключение соответствующего ключа одной из групппреобразователя 2 во время паузыуправляющего сигнала. Элементы 44-49обеспечивают включение соответствующего ключа другой группы ключей преобразователя 2 в то же время. Сигналы Ц, -Пз 1 подаются на цепи управления ключей 4-9 с элементов 26-31,изменяя сигналы управления Б-Ц.Импульсное управление вентильнымэлектродвигателем происходит следующим образом,Предположим, что при включениипитания на первом межкоммутационноминтервале (фиг,2) по командам датчика 3 включатся ключи 4,8 преобразователя 2. Секции 11,12 обмотки якоряэлектромеханического преобразователяокажутся подключенными к источникупитания. Двигатель начнет вращаться,После поворота индуктора ( ротора) 142 фйна угол 9 = в анодной группе клюк 3чей по командам датчика 3 произойдетотключение ключа 4 и включение ключа5. Угловой интервал включенного состояния каждого ключа составляет9 к 321= 3-, Переключение ключей 7,8,9 вкатодной группе будет происходить посигналам датчика 3 со смещением наугол 91, = й относительно ключей 4,5,.б, подключенных соответственно к одноименным секциям электромеханического преобразователя. Указанные угловые интервалы обеспечивает конструкция датчика 3 и логика работы блока 15.В начале очередного Ъ-го межкоммутационного интервала выявляют группуключей преобразователя частоты, вкоторои произошла очередная коммутация ключей по командам датчика 3 положения, и осуществляют периодическое включение и вьключение ключа этой,группы, Осуществляется выявление требуемой группы ключейследующим образом. Например, на первом межкоммутационном интервале триггер 23 устанавливается в нулевое состояние попрямому выходу, за счет подачи импульса с;Формирователя 16, На инверс 5 164ном выходе 50 установится логическаяединица. Это состояние триггера определяет прохождение импульса управ-,ления на анодную группу ключей 4,5и 6. При переходе на второй межкоммутационный интервал триггер 23 переключается под действием импульсас формирователя 21 и импульсы управления на втором межкоммутационноминтервале поступает на катодную группу ключей 7,8 и 9.Рассмотрим электрические процессы,происходящие при реализации способа,на примере образующихся структурэлектрических контуров на втором итретьем межкоммутационном интервалах,В соответствии с диаграммой работы ключей 4-9 (фиг.2) на втором межкоммутационном интервале под действием сигналов датчика 3 положенияротора во время импульса управлениябудут включены ключи 4 и 9.В момент паузы управляющего сигнала размыкается ключ 9, так как навтором входе элемента 24 на второммежкоммутационном интервале имеетместо логический ноль с инверсноговыхода 50 (П ) триггера 23 и импульсы управления проходят на катоднуюгруппу ключей 7-9 преобразователя 2,Одновременно с переходом логическогоэлемента 43 в логический ноль, логический элемент 49 перейдет в состояние логическая единица и подаст управляющий сигнал на ключ 6 аноднойгруппы, который, как и ключ 9, подключен к секции 13. Ключ 6 на второммежкоммутационном интервале во времяпаузы управляющего сигнала будетвключен,Во время импульса управления навтором межкоммутационном интервале,Оток 1 от источника 51 будет протекать по секциям 11, 13 через ключи4,9 (фиг.З). В секциях 11,13 наводится ЭДС вращения е 5( фиг,5),направленная встречно по отношениюИк току 1. . В момент паузы управляюще 3го сигнала выключится ключ 9 и включится ключ Ь, так как секции 11,13отключены от источника 51 питания,Токбудет уменьшаться, замыкаясьМпо цейи ключ 4 - секции1,13 - диод 34 - ключ 4 (участок а-б на фиг.5)ОПосле равенства х = О образуетсяфновая электрическая цепь: ключ 6 -2573 6 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 секции 13,11 - диод 32-ключ 6, по которой под действием ЭДС вращения е ,будет протекать ток 1 (учас и ток б-в). На второй половине второго межкоммутационного интервала, после достижения угла Ц 1 (фиг.5), ЭДС вращения е.1, наводимая в секциях 13,12, превысит ЭДС вращения е наводимую в секциях 12,11. В результате этого образуется новая электромагнитная цепь: ключ 6 - секции 13, 11 - диод 33 - ключ 6, по которой во время пауз сигнала управления, на второй половине межкоммутационного интервала, под действием ЭДС е 1 1 о будет протекать ток х. Его величинаак концу интервала будет увеличиваться, так как увеличивается е 1В течение всего межкоммутационного интервала в электродвигателе протекают непрерывные токи, что повышает линейность регулировочных характеристик.На фиг.5 при первом импульсе управления показан ток 1 (коммутациКонный ток), вызванный переключением ключей под действием сигналов датчика 3 положения ротора при переходена очередной межкоммутационный интервал.На третьем межкоммутационном интервале по командам датчика 3 будутвключены ключи 5 и 9. На счетныйвход триггера 23 с формирователя 17импульсов поступит сигнал через сумматор 22. На прямом выходе триггера23 установится логический ноль и импульсы управления для выключенияключа будет поступать на аноднуюгруппу ключей, т.е, на этом интервале будет периодически выключатьсяключ 5. Одновременно с переходомэлемента 39 в ноль, логический элемент 45 перейдет в логическую единицу. Это приведет к подаче управляющего сигнала Ь с элемента 30 на ключ 8В момент импульса управления посекциям 12,13 будет протекать токот источника 51 питания через клю.Ц4чи 5,9. При выключении ключа 5 и включения ключа 8 после уменьшения токадо нуля образуется новая электри"Юческая цепь. ключ 8 - секции 12,13 -фдиод ЗУ - ключ 8, по которой под действием ЭДС протекает ток 1. . На второй половине третьего межкоммута164 ционного интервала в момент паузы импульса управления и после равенства тока 1 нулю образуется дополниФтельная электрическая цепь: ключ 8 - секции 12,11 - диод 35 - ключ 8, по которой протекает ток х под дейст%вием нарастающего участка ЭДС враще 4 ния. В двигателе также протекают непрерывные токи.Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышенную линейность регулировочных характеристик за счет непрерывности токов во время паузы сигнала управления благодаря образованию электромагнитных цепей, по которым протекает ток под действием ЗДС вращения, Кроме того, реализуется управление, при котором на каждом межкоммутационном интервале электромагнитные процессы повторяются, уменьшаются пульсации электромагнитного момента,.происходит равномерная загрузка ключей преобразователя частоты.Применение данного способа управ- . ления при частоте управляющего сигнала, кратной частоте вращения вентиль- ного электродвигателя, и при появлении импульса управления в начале 25738МК-интервала позволит одновременно сувеличением линейности сохранитьжесткость регулировочной характеристики двигателя в области малых сигналов управления, что существенно сказывается на разрешающей способностипри реализации следящих электроприводов. 10 Формула из об ретения Способ импульсного управления вентильным электродвигателем по авт.св.15Р 1464263, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения линейности регулировочных механическиххарактеристик при сохранении.минимальных пульсаций электромагнитного момента, на каждом межкоммутационноминтервале в противоазе с периодически включаемым и выключаемым по командам управления ключом одной группыключей преобразователя частоты дополнительно по указанным командам вклю-чают и выключают ключ другой группы,который подключен к той же секцииобмотки якоря электромеханическогопреобразователя, что и первый из упомянутых ключей.1642573 дючеиное соппояное печей при О, =У У 2 Л Ф й ЕЯежкоммуптцоонныеифчоер 8 юимг ктор Н.Каменская Техред д,Ол Ко рректо р А. Ос ауле каз 1435 Тираж 355 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10