PL175461B1 - Sposób sterowania silnika reluktancyjnego - Google Patents

Abstract

Sposób sterowania silnika reluktancyjnego zasilanego z przemiennika częstotliwości, umożliwiający uzyskanie maksymalnego momentu elektrycznego, a polegający na określeniu położenia biegunów wirnika względem biegunów stojana silnika i generowaniu impulsów sterujących pracą zaworów przemiennika, znamienny tym, że za pomocą odpowiedniego zaworu falownika prądu przemiennika częstotliwości zasilającego silnik, załącza się prąd do uzwojenia danego bieguna stojana silnika z wyprzedzeniem, wynikającym ze stałej czasowej narostu strumienia magnetycznego, względem momentu rozpoczęcia nachodzeniabiegunawirnika na ten biegun stojana,wyznaczonego uprzednio za pomocą czujników położenia biegunów wirnika względem biegunów stojana silnika, a impuls sterujący danym zaworem generuje się za pomocą układu generacji z wyprzedzeniem o znany czas komutacji falownika prądu w stosunku do momentu załączenia prądu w danym uzwojeniu stojana.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania silnika reluktancyjnego zasilanego z przemiennika częstotliwości, znajdujący zastosowanie zwłaszcza w napędach trakcji elektrycznej.

Znany z publikacji naukowo technicznej (P. C. Kjaer, P. Nielsen, L. Andersen, F. Blaabjerg 'A New Energy Optimizing Control Strategy for Switched Reluctance Motors, konferencja APEC '94 Orlando USA) sposób sterowania silnik reluktancyjnego zasilanego z przemiennika częstotliwości z falownikiem napięcia polega na tym, że za pomocą czujników położenia równocześnie określa się położenia biegunów wirnika względem biegunów stojana silnika i mierzy się prędkość obrotową silnika. Następnie na podstawie sygnałów z czujników położenia za pomocą układu liczącego oblicza się kąt załączenia i wyłączenia danego zaworu falownika napięcia w zależności od aktualnej prędkości silnika. Następnie w zależności od wielkości obliczonych kątów dla określonych wartości prędkości silnika generuje się impulsy sterujące pracą zaworów falownika napięcia, przy czym w przedziale małych prędkości od 0 - 1400 obr./min. wartość kąta załączenia i wyłączenia zaworu falownika utrzymuje się jako stałe o maksymalnej wartości, niezależnie od prędkości obrotowej wirnika silnika. W następnym przedziale średnich prędkości w zakresie od 1400 - 3200 obr./min. wartość kąta załączania zmniejsza się liniowo do wartości minimalnej przy zachowaniu maksymalnej stałej wartości kąta wyłączenia, zaś w kolejnym przedziale średnich prędkości w zakresie od 3200 - 4400 obr./min. kąt wyłączenia zmniejsza się liniowo do wartości minimalnej przy równoczesnym zachowaniu minimalnej stałej wartości kąta załącznika. Natomiast w przedziale maksymalnych prędkości wirnika silnika powyżej 4400 obr./min. zarówno kąt załączenia jak i wyłączenia zaworu utrzymuje się na stałym minimalnym poziomie, niezależnie od aktualnej prędkości wirnika silnika.

Niedogodnością znanego rozwiązania jest to, że przy wyznaczaniu wartości kąta załączania zaworu przekształtnika zasilającego silnik zachodzi konieczność uwzględnienia równocześnie korekty związanej z parametrami napędu oraz aktualną prędkością wirnika silnika.

Istota sposobu, według wynalazku, polega na tym, że za pomocą odpowiedniego zaworu falownika prądu przemiennika częstotliwości zasilającego silnik, załącza się prąd do uzwojenia danego bieguna stojana silnika z wyprzedzeniem, wynikającym ze stałej czasowej narostu strumienia magnetycznego, względem momentu rozpoczęcia nachodzenia

175 461 bieguna wirnika na ten biegun stojana, wyznaczonego uprzednio za pomocą czujników położenia biegunów wirnika względem biegunów stojana silnika, a impuls sterujący danym zaworem generuje się za pomocą układu gneracji z wyprzedzeniem o znany czas komutacji falownika prądu w stosunku do momentu załączenia prądu w danym uzwojeniu stojana.

Zaletą sposobu, według wynalazku, jest możliwość uzyskania maksymalnego momentu elektrycznego silnika reluktancyjnego, czyli optymalnego jego wykorzystania w przekształtnikowych układach napędowych niezależnie od prędkości obrotowej wirnika.

Sposób, według wynalazku, jest przedstawiony w przykładowym wykonaniu.

Silnik reluktancyjny, którego stojan posiada sześć biegunów, a wirnik cztery bieguny zasilany jest z przemiennika częstotliwości z falownikiem prądu. Za pomocą trzech czujników położenia rozmieszczonych na stojanie silnika określa się położenie wirnika względem stojana, wyznaczając momenty, gdy biegun wirnika zaczyna nachodzić na biegun stojana silnika. Maksymalny moment elektryczny silnika reluktancyjnego uzyskuje się po załączeniu prądu do uzwojenia tego bieguna stojana, na który zaczyna nachodzić biegun wirnika.

Załączenie prądu do określonego uzwojenia stojana realizuje się z wyprzedzeniem równym czasowi opóźnienia narostu strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym silnika względem prądu, który go wywołuje, czyli równym stałej czasowej narostu strumienia magnetycznego zależnej od konstrukcji i parametrów silnika reluktancyjnego. Czas wyprzedzenia załączenia prądu w danym uzwojeniu w stosunku do momentu rozpoczęcia nachodzenia na siebie biegunów wirnika i stojana dla badanego silnika o mocy 10 kW wynosi około 0,5 ms. Natomiast generowanie impulsu sterującego pracą odpowiedniego zaworu falownika prądu przemiennika częstotliwości, który załącza prąd do danego uzwojenia stojana realizuje się za pomocą układu generacji z wyprzedzeniem czasowym w stosunku do momentu załączenia prądu w danym uzwojeniu o znany czas równy czasowi komutacji falownika prądu, czyli czasowi jaki upływa od załączenia impulsu sterującego do momentu, w którym prąd w uzwojenia osiąga wartość prądu przewodzenia zaworu. Czas komutacji zależy przede wszystkim od parametrów falownika prądu, w tym od wartości pojemności kondensatorów komutacyjnych oraz od parametrów silnika reluktancyjnego, a więc od indukcyjności uzwojeń znajdujących się w obwodzie komutacyjnym. Czas ten jedynie w niewielkim stopniu zależy od stanu pracy napędu to znaczy od wielkości pobieranego prądu i prędkości obrotowej wirnika silnika. Dla badanego silnika reluktancyjnego o mocy 10 kW zasilanego z falownika prądu czas komutacji około kilku milisekund.

175 461

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób sterowania silnika reluktancyjnego zasilanego z przemiennika częstotliwości, umożliwiający uzyskanie maksymalnego momentu elektrycznego, a polegający na określeniu położenia biegunów wirnika względem biegunów stojana silnika i generowaniu impulsów sterujących pracą zaworów przemiennika, znamienny tym, że za pomocą odpowiedniego zaworu falownika prądu przemiennika częstotliwości zasilającego silnik, załącza się prąd do uzwojenia danego bieguna stojana silnika z wyprzedzeniem, wynikającym ze stałej czasowej narostu strumienia magnetycznego, względem momentu rozpoczęcia nachodzenia bieguna wirnika na ten biegun stojana, wyznaczonego uprzednio za pomocą czujników położenia biegunów wirnika względem biegunów stojana silnika, a impuls sterujący danym zaworem generuje się za pomocą układu generacji z wyprzedzeniem o znany czas komutacji falownika prądu w stosunku do momentu załączenia prądu w danym uzwojeniu stojana.