Способ импульсного управления вентильным электродвигателем

( 71) московский энергетический институт( 72) А.А.Иванов и В,К,Лозенко (53) 62-83;621,316, 718.5(088.8) ( 56) Авторское свидетельство СССР В 464262, кл. Н 02 Р 6/02, 1986. (54) СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНОГО ЗЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электро технике. Целью изобретения является повышение линейности регулировочных механических характеристик при сохранении надежности и увеличение разрешающей способности в области высоких частот вращения, Способ импульсного управления вентильным электродвигателем заключается в том, что по командам датчика 3 положения ротора электромеханического преобразователя 1 формируют управляющее воздействие для каждого из ключей 4-9 непосредственного преобразователя частоты 2 на угловом интервале 11 =2 и/3 с фазовым сдвигом Й 2/3 длякаждого последующего ключа в группе и Изобретение относится к электро ть использованороприводах с веигателями. технике и можетрегулируемых эле,тильными электро ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 80, 1642574 А 2(51)5 Н 02 Р 6/02, Н 02 К 29/06 фазовым сдвигом ч = для ключей разных групп, подключенных к одноименным секциям 11, 12, 13 обмотки якоряэлектромеханического преобразователя 1. На 1-м межкоммутационном интервале определяют группу ключей, в которой произошла очередная коммутация,и периодически включают и выключаютключ той группы, в которой произошла очередная коммутация ключей на(Е)-м межкоммутационном интервалеи в противофазе с этим ключом периодически включают и выключают ключдругой группы, который подклочен ксекции обмотки якоря, непосредственно не связанный с ключами, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда от датчикаположения. В результате указанногоуправления ключами в паузы импульсовуправления образуются дополнительныеконтуры для протекания токов по секпиям 11, 12, 13 обмотки якоря поддействием ЗДС вращения и не протекают сквозные токи от источника питанияНа каждом межкоммутационном интервалепротекают одинаковые процессы, чтообеспечивает симметрирование пульсаций электромагнитного процесса, 5 ил. Целью изобретения является повышение линейности регулировочных характеристик, при сохранении надежно ти и увеличение разрешающей способности в области больших частот вращения,На Фиг,1 изображена схема устройства управления вентильным электро 5. двигателем; на Фиг.2 - диаграммы работы устройства управления; на фиг.3,4 - электрические контуры и контурныетоки, образованные соответственно на2-м и 3-м межкоммутационных интерва рлах во время импульса и паузы сигналауправления; на Фиг.5 - ЭДС вращения,наведенные в секциях электродвигателя, и токи, протекающие во время импульсаи паузысигнала управления,Вентильный электродвигатель, реализующий данный способ управления,содержит многосекционный электромеханический преобразователь 1, двухполу рпериодный преобразователь 2 частоты,датчик 3 положения ротора. Преобразователь 2 частоты включает в себяанодную группу ключей 4-6, катоднуюгруппу ключей 7-9 и диодный мост 1 О 25обратного тока, Преобразователь 1включает в себя секции 11-3 якорнойобмотки и индуктор 14.Устройство управления включает всебя Функциональный преобразователь Зр(логический блок) 15 сигналов датчика 3 в сигналы управления ключамипреобразователя 2, Формирователи16-21 импульсов, сумматор 22, триг-гер 23, восемь логических элементов2 ИЛИ 24-31. Мост 10 обратного токавключает в себя диоды 32-37. Вентильный электродвигатель содержит такжелогические элементы 2 И 38-43 с двумя прямыми входами и 2 И 44-49 с од рним прямым и одним инверсным входами.Импульсы управления Бр ( см.фиг.2)подаются на первый вход каждого элемента 24,25 на второй вход которыхподается сигнал с соответствующего 45вь 1 хода триггера 23, Логическое сос"тояние сигналов на выходах триггера23 определяет прохождение управляю-щего сигнала на анодную или катоднуюгруппу ключей преобразователя 2, Фун ркциональный преобразователь 15 Формирует .по сигналам датчика 3 положения ротора команды для коммутациикаждого ключа преобразователя 2 частоты. Эти команды перемножаются ссигналом управления в элементах 38-43и подаются на управляющие цепи ключей 4-9 через логические элементы26-31, Функциональный преобразователь 1642574 .15 связан с сумматором 22 через формирователи импульсов 16-21, которыеформируют импульсы при смене межкоммутационных интервалов. При определенной конструкции датчика 3 функцио"нальный преобразователь 15 может отсутствовать. Выход сумматора 22 подключен к счетному выходу триггера 23,вход установки нуля которого подключен к выходу Формирователя импульсов 16. Элементы 38-43 обеспечиваютвыключение соответствующего ключаодной из групп преобразователя 2 вовремя паузы импульсов Бцрр . Элементы44-49 обеспечивают включение соответствующего ключа другой группыключей преобразователя 2 частоты вэто же время, Сигналы Ц -Бз, (см.фиг.2) подаются на цепи управленияключей 4-9 с элементов 26-31,Импульсное управление вентильнымэлектродвигателем происходит следующим образом,.Предположим, что при включении:питания на первом межкоммутационноминтервале ( см.фиг.2) по командам датчика 3 включаются ключи 4,8 преобразователя частоты 2. Секции 11,13 обмотки якоря электромеханического преобразователя 1 оказываются подключенными к источнику пиания. Двигательначинает вращаться после поворота ин 27духтора (ротора) 14 на угол Яв анодной группе по командам датчика3 происходит отключение ключа А ивключение ключа 5. Угловой интервал.включенного состояния каждого ключа2 есоставляете = переключение клюК 3чей 7,8,9 в катодной группе происходит со смещением на угол фг= Ф отно гсительно ключей 4,5,6, подключенныхсоответственно к одноименным секциям 11,12,13 обмотки якоря электромеханического преобразователя 1. Указанные угловые интервалы обеспечивает конструкция датчика 3 и логикаработы Функционального преобразователя 15.В начале Ы-го межкоммутационного;интервала выявляют группу ключей преобразователя частоты, в которой произошла коммутация ключей,под действием команд датчика 3 положения ротора, и осуществляют периодическоевключение и выключение ключа в тойгруппе ключей, в которой очередная5164257коммутация под действием команд датчика 3 осуществлялась на (Е)-ммежкоммутационном интервале, Выявление группы ключей происходит следую 5щим образом. Например, на первоммежкоммутационном интервале триггерустанавливается в нулевое состояниеспо прямому выходу 50 за счет подачиимпульса с формирователя 16, Это 10состояние триггера определяет прохождение импульсов ИПр управления накатодную группу ключей 7,8,9, Припереходе на второй межкоммутационныйинтервал триггер 23 переключается 15под действием импульса с формирователя 21 и импульсы управления навтором межкоммутационном интервалепоступают на аиодную группу ключей4,5,6,20Рассмотрим электрические процессы,происходящие при реализации способауправления, на примере образующихсяструктур электрических контуров навтором и третьем межкоммутационныхинтервалах.В соответствии с диаграммой работы ключей 4-9 ( см.фиг,2) на второммежкоммутационном интервале по командам датчика 3 положения ротора будут 30включены ключи 4 и 9. В момент паузыимпульса управления Бу размыкаетсяключ 4, так как на втором межкоммутационном интервале на втором входеэлемента 25 имеет место логическийноль с инверсного выхода триггера 23и импульс управления проходит на анодную группу ключей 4-6 преобразователя.2 частоты, изменяя сигналы управленияБ -Уб, Одновременно с переходом логического элемента 38 в "О", логический элемент 44 переходит в состояние логической единицы и подает управляющий сигнал на ключ 8 катоднойгруппы. Ключ 8 на втором межкоммутационном интервале во время паузы импульсов управления Ббудет включен,. Бо время импульса управления навтором межкоммутационном интервалеток,х протекает от источника 51 по50секциям 11,13 через ключи 4,9 ( см.фиг.3). В секциях 11,13 наводитсяЭДС вращения е (см.фиг.5), направ-цленная встречно по отношению к токуВ момент паузы импульса управления выключается ключ 4 и включаетсяключ 8, так как секции 11,13 отключены от источника 51 питания. Ток 11будет уменьшаться, замыкаясь по цепи: 4 6ключ 9 - диод 35 - секции 11, 13 -ключ 9 (участок а-б, фиг,4), ПослеМ.равенства=О образуется новая электрическая цепь: диод 37 - секции 13,12 - ключ 8 - диод 37, по которойпод действием ЭДС вращения еИбудет протекать ток. Сквозной токпо указанной цепи протекать не может. По мере нарастания ЭДС ена втором межкоммутационном интервале ток Г в паузе импульса управле-п1ния также будет нарастать.На фиг,5 при первом импульсе управления показан ток хк (коммутационный), вызванный переключениемключей под действием команд датчика3 положения ротора при переходе наочередной межкоммутационный интервал.На третьем межкоммутационном интервале по командам датчика 3 будутвключены ключи 5 и 9, На счетныйвход триггера 23 с формирователя 17импульсов в начале этого межкоммутационного интервала поступает импульсчерез сумматор 22. На прямом выходелогический сигнал 1; триггера 23установится в логический О, и импульс управления для выключения ключа будет поступать на катодную группу ключей изменяя сигналы управленияС- У 9, т.е. на этом интервале будет периодически выключаться ключ 9.Одновременно с переходом элемента 43в "О", логический элемент 49 перейдет в логическую "1", Это приводит кподаче управляющего сигнала Е (см,фиг.2) с элемента 29 на ключ 4.В момент импульса управления посекциям 12,13 будет протекать ток 1 зот источника 51 питания через ключи5,9 (см.фиг.5), При выключении ключа9 и включении ключа 4 после умень-.шения токадо нуля образуетсяновая электрйческая цель: диод 37секции 13, 12 - ключ 8 - диод 37, покоторой под действием ЗДС епротекает ток 1. Сквозной ток поэтой цепи от источника питания протекать не может, На всех межкоммутационных интервалах двигателя протекает непрерывный ток,Таким образом, способ управленияобеспечивает повышенную надежностьза счет исключения сквозных токов впреобразователе частоты, повышаетлинейность регулировочных характерис"тик путем обеспечения непрерывных то-,ков в электродвигателе, Кроме тогоюченное соатояние ей/7 ч при ф,а =Г Ь Оу Иу ежнаммутццонные (йк)июиерйиыюг.7 реализуется управление, при котором на каждом межкоммутационном интервале электромагнитные процессы повторяются, что положительно сказывается на симметрировании пульсаций электромагнитного момента и особеицо важно при реализации моментнык двигателей, или двигателей с повышенной равномерностью вращения. Применение предлагаемого способа управления вентильным электродвигателем при частоте импульсов управления, кратной часто" те вращения, и организацией ШИИ-управления в конце ИК-интервала позволяет увеличить разрешающую способность при управлении в области больших частот вращения электродвигателя, Формула изобретенияСпособ импульсного управления вентильным электродвигателем по авт.св. 42574М 1464262, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения линейности регулировочных характеристик присохранении надежности и увеличенияразрешающей способности в областибольших частот вращения, на каждоммежкоммутационном интервале в противофазе с периодически включаемым ивыклвчаемым ключом одной группыпреобразователя частоты дополнительно включают и выключают ключ другой .группы, который подключен к секцииякорной обмотки электромеханическогопреобразователя, непосредственно несвязанной с ключами, на которые наданном межкоммутационном интервалеподана команда от датчика положенияротора.