Способ импульсного управления вентильным электродвигателем

для протекания сквозных токов в преобразователе частоты и повышение разрешающей способности в области вьсо:ких частот вращения.На фиг,1 изображена схема устройства управления вентильным электродвигателем; на фиг.2 - диаграммы ра-.боты устройства управления; на фиг.3,4 - электрические контуры и контурные 10токи, образованные соответственно на2-м и 3-м межкоммутационных интервалах во время импульса и паузы сигнала управления 1 на фиг.5 - ЭДС вращения, наведенные в секциях электродвигателя, и токи, протекающие во времяимпульса 1 и паузысигнала управления,Вентильный электродвигатель, реализующий данный способ управления,содержит многосекционныи электромеха"нический преобразователь 1, двухполупериодный преобразователь 2 частоты,датчик 3 положения ротора, Преобразователь 2 частоты включает в себя анод ную группу ключей 4-6, катодную груп- .пу ключей 7-9 и диодный мост 10 обратного тока, Электромеханический преобразователь 1, выполненный на базесинхронной машинь, снабжен секциями 3011-13 якорной обмотки и индуктором14, Устройство управления включает всебя функциональный преобразовательлогический блок) 15 сигналов датчика3 в сигналы управления ключами преобразователя 2, формирователи 16-21импульсов, сумматор 22, триггер 23,восемь логических элементов 2 ИЛИ24-31, Мост 1 О обратного тока включает в себя диоды 32-37, Вентильный 40электродвигатель содержит также логические элементы 2 И 38-43 с двумя прямыми входами и 2 И 44"49 с одним прямым и одним инверсным входами.Импульсы управления Б подаютсяна первый вход каждого элемента 24,25, на второй вход которых подаетсясигнал с соответствующего выходатриггера 23. Логическое состояниесигналов на выхОдах триггера 23 определяет прохождение импульсов управления на,анодную или катодную группуключей преобразователя 2, Функциональный преобразователь 15 формируетпо командам датчика 3 положения ротс,ра сигналы управления для каждогоключа преобразователя 2 частоты, Этисйгналы перемножаются с импульсамиуправления в элементах 38-43 и подаются на управляющие цепи ключей4-9 через логические элементы 26-31.функциональный преобразователь 15связан с сумматором 22 через формирователи импульсов 16-21, которыеформируют импульсы при смене межкоммутационных интерваловПри определенной конструкции датчика 3 блок 15в устройстве управления может отсутствовать, Выход сумматора 22 подключен к счетному входу триггера 23,вход установкинуля которого подклюЧен к выходу формрователя импульсов16. Элементы 38-43 обеспечивают включение соответствующего ключа одной изгрупп преобразователя 2 во время паузы импульсов управления, Элементы44-49 обеспечивают включение соответствующего клича другой группы ключейпреобразователя 2 частоты в это жевремя. Сигналы 11 -Пэ подаются нацепи управления ключей 4-9 с элементов 26-31, изменяя импульсы управле и Я 114, 1.1Импульсное управление вентильнымэлектродвигателем происходит следующим образом,Предположим, что при включениипитания на первом межкоммутационноминтервале ( см,фиг.2) включаются покомандам датчика 3 положения ротораключи 4, непосредственного преобразователя частоты 2, Секции 11,12обмотки якоря электромеханическогопреобразователя подключаются, к источнику питания. Двигатель начинает вращаться. После поворота индуктора2 Г( ротора) 14 на угол ;1 =в анодной3группе по командам датчика 3 положения отключается ключ 4 и включаетсяключ 5, Угловой интервал включенногосостояния каждого ключа составляет2 и11,= в . Переключение ключей 7,8,9в катодной группе будет происходитьпо сигналам датчика 3 положения.сосмещением на угол Я =относительноключей 4,5,6, подклсченных соответственно к одноименным секциям обмотки якоря электромеханического преобразователя 1, Указанные угловые интервалы обеспечивает конструкциядатчика 3 положения ротора и логикаработы блока 15.В начале очередного к-го межкоммутационного интервала выявляют группу.ключей преобразователя частоты, 5 164в которой произошла очередная коммутация ключей по командам датчика 3положения ротора и осуществляют периодическое включение и выключениеключа этой группы. Осуществляетсяэто следующим образом. Например, напервом межкоммутационном интервалетриггер 23 устанавливается в единичное состояние по прямому выходу 50(Ь фиг,2) за счет подачи импульса с формирователя 16, На инверсномвыходе триггера 23 установится логический ноль.Это состояние триггера определяетпрохождение импульсов управленияЮ п на анодную группу ключей 4,5,6,При переходе на второй межкоммутационный интервал триггер 23 переключается под действием импульса с формирователя 21 и импульсы управления навтором межкоммутационном интервалепоступают на катодную группу ключей7,8,9.Рассмотрим 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 вовремя импульса управления будут включены ключи 4 и 9. В момент паузы управляющего сигнала размыкается ключ9, так как на втором межкоммутационном интервале на втором входе элемента 24 имеет место логический ноль свыхода триггера 23 и импульс управле,ния;проходит на катодную группу клю,чей 7-9 преобразователя 2 частоты,Одновременно с переходом логическогоэлемента 43 в ноль логический элемент49 переходит в состояние логическойединицы и подает импульс управленияна ключ 5 анодной группы, Ключ 5 навтором межкоммутационном интервале вовремя паузы импульсного управлениявключен.Во время импульса управления навтором межкоммутационном интервалеток 1 будет протекать от источника51 по секции 11,13 через ключи 4,9(см.фиг.3), В секциях 11,13 наводится ЭДС вращения е( см.фиг.5),направленная встречно по отношению2575 о 30 триггера 23 с формирователя 17 импуль 35 40 45 50 55 5 10 15 20 25 к тому д, В момент паузы управляющего сигнала выключается ключ 9 и включается ключ 5, так как секции 11,13отключены от источника 51 питания.Токбудет уменьшаться, замыкаясь,Ипо цепи: диод 34 - ключ 4 - секции11,13 - диод 34 (участок а-б на фиг.5),После равенства = 0 образуется но Ивая электрическая церь: ключ 5секции 12,11 - диод 32 - ключ 5,по которой под действием ЭДС вращения е 1 будет протекать токИд . Сквозной ток по указанной цепй протекать не может. По мере уменьшения ЭДС е на 2-м МК-интерва 1 й- Ч. Пле токв паузе сигнала управления также будет уменьшаться,На фиг.5 при первомимпульсе уп=равления показан ток , (коммутациКонный), вызванный переключением ключей по командам датчика 3 положенияротора при переходе на очередной межкоммутационной интервал.На третьем межкоммутационном интервале по командам датчика 3 будутвключены ключи 5 и 9. На счетный вход сов в начале этого межкоммутационного интервала поступит импульс черезсумматор 22. На прямом выходе триггера 23 устанавливается логическаяединица, и импульс управления длявключения ключа поступает на аноднуюгруппу ключей, т.е, на этом интервалепериодически выключается ключ 5. Одновременно с переходом элемента 39 вноль логический элемент 45 переходитв логическую единицу, Это приводитк подаче управляющего сигнала ( см.фиг.2) с элемента 29 на ключ 7. В момен т имп уль са уп равлення посекциям 12, 13 будет протекать ток.И3от источника 51 питания через ключи5,9 (см.фиг,5), При выклочении ключа5 и включении ключа 7 после уменьше-Иния токадо нуля образуется новаяэлектрическая цепь: ключ 7 - диод 37 секции 13,11 - ключ 7, по которойпод действием ЭДС епротекает, Иток 1, Сквозной ток по этой цепи отисточйика питания протекать не может. На всех межкоммутационных интервалахв электродвигателе протекает непрерывный ток,1642575 люцеииае сосщсяе елюдер регФулр =1 цв и,гг Таким образом, способ управлений обеспечивает повышенную линейность, регулировочных характеристик путем обеспечения непрерывных токов в электродвигателе, повышенную надежность работы, так как исключается возможностьобразования цепей для протекания сквозных токов в преобразователе частоты. Кроме того, предлагаемый способ управления позволяет эа счетччередования групп ключей при управлении уменьшить пульсации электромагнитного момента, а при частоте управле" ,ния, кратной частоте вращения и орга" низации ШИИ-управления в начале меж" коммутационного интервала, увеличить разрешающую способность в области высоких частот вращения.Формулаизобретения Способ импульсного управления вентильным электродвигателем по авт.св.,М 1464263, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения линейности регулировочных характеристик присохранении надежности путем исключе;ния образования цепей для протеканиясквозных токов в преобразователе,частоты и повышения разрешающей способности в области высоких частот 1 р вращения на калдом межкоммутационноминтервале .в противофазе с периодически выключаемым и включаемым по командам управления ключом одной группыключей преобразователя частоты, дополнительно периодически включают и выключают ключ другой группы, который1подключен к секции обмотки якоряэлектромеханического преобразователя,непосредственно не связанной с ключа ми, на которые на данном межкоммутационном интервале подана команда отдатчика положения ротора. йежкоммутацианныеЮюятерйлыФиг.ГУа 3-Ф ЯК-инпярбсле еда ехред д.олийнык Корректор ИЛуска В.Трубченко аж 351 одпнсно и ГЕНТ С роизводственно-издательский комбинат патент , г, Уятород, ул. Гагарина, 011 Зтт н Заказ 1435ВНИИПИ Государс ечного13035,омит оскв по изобр Ж, Раув