Способ управления вентильным электродвигателем

(56) Заявкакл. 55 С 1,АвторскоеУ 1415348, к Бюл, У 9 Н,А.Кат ва 21.316,718,5 Японии У 51- 1976.свидетельст л. Н 02 Р б/ 088,8 2726,о СССР 2, 198 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЬМЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ(57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение энергетических показателей путем уменьшения потерь вобмотках якоря при работе двигателяна регулировочных характеристиках,Способ управления вентильным электродвигателем с числом пар полюсовР и ш-секционными обмотками заключается в том, что коммутируют ключиодной группы каждого из преобразователей 16 и 24 частоты на каждом межкоммутационном интервале и регулируют токи по методу "токовый коридор независимо в каждой из обмоток 2 и6 якоря электродвигателя 1, контролируют смены межкоммутационных интервалов в обмотках 2 и 6 якоря ипри смене межкоммутационного интервала в одной из обмоток якоря, например б, отключают от источника 17питания секцию 7 этой обмотки якоряключом 18 анодной группы преобразователя 24 частоты указанной обмотки. После указанной смены межкоммутационного интервала коммутируютключ 19 анодной группы преобразователя 24 частоты обмотки б, а при смене меяжоммутационного интервала впервой обмотке 2 якоря коммутируютключи катодной группы преобразователя 24 частоты обмоток 6 якоря. Способ позволяет уменьшить протеканиетоков в отключенных от источникапитания секциях обмоток якоря вентильного электродвигателя 1, возни-кающее за счет трансформаторных связей секций обмоток якоря и потерьна перекоммутацию ключей в силовойчасти вентильного электродвигателя.5 иле1464278 10,2 и второй 6 обмоток якоря вентильствление такого регулирования тре- .30 бует применения датчиков 28 и 29 35 сИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с многообмоточными вентильными электродвигателями,Цель изобретения " повышение ,энергетических показателей вентиль- ного электродвигателя путем уменьшения тепловых потерь в обмотках якоря, обусловленных токами, протекающими в отключенных от источника питания секциях обмоток якоря, при работе двигателя на регулировочных характеристиках.На фиг.1 представлена блок-схема вентильного электродвигателя с двумя трехсекционными обмотками якоря; .на фиг.2 - принципиальная схема источника управляющих сигналов ключами преобразователей частоты вентильного электродвигателя; на фиг.З -эпюры напряжений в узлах блок-схемы на фиг.1; на фиг.4 - осциллограмматока секций обмотки якоря вентильного электродвигателя при регулировании токов ключами противоположных,чем в предлагаемом способе, групп; на фиг.5 - то же, при регулировании токов в соотве"гствии с предлагаемым способом. Индексы при напряжениях, изображенных на эпюрах фиг.З, соответствуют позициям блок-схемы на фиг.1 и принципиальной схемы на фиг.2,Вентильный электродвигатель содержит электрическую машину 1 с индуктором, имеющим числом пар полюсов Р = 1, и двумя обмотками якоря.Первая обмотка 2.якоря содержит трисекции ш = 3) 3-5, а вторая обмотка6 - три секции 7-9. Обмотки сдвинуты друг относительно друга на фиксированный угол 1 Г/2 шР = Т/6. Перваяобмотка 2 якоря связана ключами 10 -15 анодной и катодной групп первого преобразователя 16 частоты с источником 17 питания, а вторая обмотка 6 якоря - ключами 18-23 аноднойи катодной групп второго преобразователя 24 частоты с указанным источником 17 питания. По сигналам источника 25 управляющих сигналов осуществляется управление ключами преобразователей 1 Ь и 24 частоты. Наличие напряжения на управляющих входах управляемыхключей 10-15 и 18-23, например транзисторов, свидетельствует о том, что 15 20 25 40 45 50 55 они открыты, Ключи каждого из указанных преобразователей 1 Ь и 24 частоты снабжены диодами мостов обратного тока. Источник 25 управляющихсигналов снабжен управляющими входами 26 и 27, на которые подаютсясигналы на регулирование токов соответственно в секциях первой ного электродвигателя, Наличие напряжений, например, на первом уп равляющем входе 26 свидетельствует о том, что секции первой обмотки 2 якоря отключены от источника 17 питания,Источник 25 управляющих сигналов может быть выполнен как по разомкнутой схеме на базе генератора импульсов и распределителя, так и. по замкнутой, например, с использованием датчика положения ротора.Двухпозиционное токовое регулирование по методу "токовый коридор" осуществляется в первой 2 и второй 6 обмотках якоря независимо соответственно по входам 26 и 27 источника 25 управляющих сигналов. Осущетока соответственно первой 2 и второй 6 обмоток якоря, а также гистерезисных реле 30 и 31, первое из которых включено между входом датчика28 тока и управляющим входом 26 источника 25 управляющих сигналов.Гистерезисное реле 31 включено междувыходом датчика 29 тока и управляющим входом 27 указанного источника 25.Подключение датчика тока, например датчика 28, на фиг.1 не показано, так как он может быть включен, например, как между мостом обратного тока и преобразователем 16 частоты, так и в секции первой обмотки 2 якоряеИсточник 25 управляющих сигналов имеет выходы 32-43 (фиг,2),подключенные к управляющим выводам ключей соответственно 10-15 и 18-23. Он выполнен на базе датчика 44 положения ротора с двумя комплектами чувствительных элементов. Первый комплект чувствительных элементов имеет выходы 45-47, связанные с управляющими выводами ключей 10-15 перво-. го преобразователя 16 частоты через функциональный преобразователь 48.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ервые три выхода функционального преобразователя 48 свяэаны с управляющими выводами ключей 10-12 анодной группы преобразователя 16 частоты через блок 49 схемы ЗАПРЕТ, Вторые три выхода функционального преобразователя 48 связаны с управляющими выводами ключей 13-15 катодной группы преобразователя 16 частоты через блок 50 схемы ЗАПРЕТ.Второй комплект чувствительных элементов имеет выходы 51-53 связанные с управляющими выводами ключей 118-23 второго преобразователя 24 частоты через функциональный преобразователь 54, Первые три выхода функционального преобразователя 54 связаны с управляющими выводами ключей 18-20 анодной группы преобразователя 24 частоты через блок 55 схемы ЗАПРЕТ, Вторые три выхода функционального преобразователя 54 связаны с управляющими выводами ключей 21-23 катодной группы преобразовате.ля 24 частоты через блок 56 схемы ЗАПРЕТ.Седьмые выходы функциональных преобразователей 48 и 54 подключены к управляющим входам 57 и 58 соответственно второго 59 и первого 60 распределителей импульсов токового управления, первые выходы 61 и 62 которых подключены соответственно к управляющим входам блоков 55 и 49 схемы ЗАПРЕТ, а вторые выходы 63 и 64 - к управляющим входам соответственно блоков 56 и 50 схемы ЗАПРЕТ. Информационные входы распределителей 60 и 59 служат соответственно управляющими входами 26 и 27 источника 25 управляющих сигналов. Датчик 40 положения ротора может быть любого типа, например индуктивный с подмагничиванием. На его выходах 45-47 и 51-53 (фиг.2) формируются сигналы о положении ротора электрической машины 1, смещенные в комплектах для рассматриваемого случая (фиг,З) друг относительно друга на угол 2 Ф/3, Длительность каждого сигнала соответствует угловому повороту ротора на ТСигналы второго комплекта чувствительных элементов отстают от сигналов первого комплекта на длительность, соответствующую угловому повороту ротора на Т /6. Способ управления вентильным электродвигателем и источником 25 управляющих сигналов осуществляется следующим образом,Пусть ротор вентильного электродвигателя вращается и на управляющие входы 26 и 27 источника 25 управляющих сигналов поступают импульсы двухпозиционного токового регулирования. При этом регулирование тока в обмотках 2 и 6 якоря электродвигателя осуществляется посредством коммутации только одной из групп ключей каждого из преобразователей 16 и 24 частоты. Например, на интервале времени (фиг.З) регулирование осуществляется посредством коммутации ключей 11 и 18 анодных групп соответственно преобразователей 16:. и 24 частоты, В функциональных преобразователях 48 и 54 осуществляют контроль смен межкоммутационных интервалов и при смене межкоммутационного интервала, например, в опреде 1 ленный момент времени во второй об/мотке 6 якоря отключают от источника 17 питания секцию 7 указаннойобмотки 6 якоря ключом 18 аноднойгруппы втоРого преобразователя 24частоты. После указанной смены межкоммутапионных интервалов коммутируют ключ 19 анодной группы второго преобразователя 24 частоты. После очереднойсмены межкоммутационных интервалов в первой обмотке 2 якоря в момент времени й коммутируют ключ катоднойгруппы второго преобразователя 24частоты,Работа ключей преобразователя 16частоты осуществляется аналогичнос временным сдвигом, соответствующимугловому повороту ротора на Т /6,Установлено, что если на первойполовине межкоммутационного интервала (Фиг,4) в обмотке якоря послеестественной перекоммутации, например, ключей анодной группы преобразователя частоты этой обмотки якоря осуществлять импульсное токовоерегулирование ключом катодной группы указанного преобразователя частоты, то возможно открытие диода одной стойки и противоположной группыключу и протекание импульсных токовв направлении, противоположном тому, в котором протекал спадающийток отключенной от источника пита78 5 14642 ния секции после естественной перекоммутации ключами анодной группы указанного преобразователя.Напротив, если на второй половине межкоммутационного интервала5 (фиг.4) импульсно воздействовать на ключ анодной группы, то возможно открытие диода одной стойки и одноименной группы закрываемому ключу и 10 протекание импульсного тока в направлении, в котором протекал спадающий ток отключенной от источника питания секции после естественной перекоммутации ключами анодной группы рассматриваемого преобразователя частоты,Способ управления вентильным электродвигатепем позволяет уменьшить, а в ряде случаев исключить протекание токов в отключенных от источника питания секциях обмоток якоря вентиль- ного электродвигателя, возникающее за счет трансформаторных связей указанных секций с секциями обмоток. 25 якоря, в которых. осуществляется регулирование токов. Это снижает, а в ряде случаев исключает потери в меди обмоток якоря в отключенных от источника питания секциях обмоток яко-З 0 ря, чем повышаются энергетические показатели электромеханического преобразователя.Снижение мощности потерь в электромеханическом преобразователе ". уменьшает массу требуемого теплоотвода и средств активного охлаждения. Наряду с этим разгрузка ключей и диодов моста обратного тока преобразователей частоты от импульсов на 40 Родимого тока также способствует снижению потерь в силовой электронн . части вентильных электродвигателей, Все это способствует применению таких электродвигателей в системах электроприводов автономныхобъектов. формула изобретения Способ управления вентильным электродвигателем с числом пар полюсов Р и двумя ш-секционными обмотками якоря, сдвинутыми друг относительно друга. на угол Р/2 шР, каждая из которыхподключена через. преобразователь частоты с анодной и катодной группами ключей к источнику питания, при котором коммутируют ключи одной из групп каждого преобразователя на каждом межкоммутационном интервале и регулируют токи по методу "токовый коридор" независимо в каждой из обмоток якоря, контролируют смены межкоммутационных интервалов в обмотке якоря и при смене межкоммутационного интервала в одной из обмоток якоря отключают от источника питания одну иэ секций этой обмотки якоря ключом, например, анодной группы преобразователя частоты указанной обмотки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей путем уменьшения тепловых потерь в обмотках якоря при работе двигателя на регулировочных характеристиках, после указанной смены межкоммутационных интервалов коммутируют ключи анодной группы преобразователя частоты указанной обмотки, а при смене межкоммутационного интервала в другой обмотке якоря коммутируют ключи катодной группы преобразователя частоты первой из указанных обмоток.Закаэ 832/57 ВНИИПИ Госуд аж 548 комитет Москва,по иэобретени -35, Раушская Подписноеи открытиям при ГКНТ СССаб., д 4/5