SU1270860A1 - Гистерезисный электропривод - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повьшение энергетических показателей и стабильности частоты вращени  гистерезисного электродвигател  в режиме импульсного намагничивани . Гистерезисный электропривод содержит гйстерезисный электродвигатель (ГД), подключенный через инвертор (И) 2, блок 18 гашени  к выходу блока 4 посто нного напр жени . Параллельно диодам 6,7 блока 18 через управл емый ключ 12 подключен источник 11 посто нного напр жени  блока 5. И 2 управл етс  блоком 13 управлени . Блок 13 составлен из последовательно соединенных задающего генератора 14, распределител  15 импульсов и регул тора (Р) 16 фазы выходного напр жени  . Один вход Р 16 соединен с входом блока 17, выход к-рого подключен к другому входу Р 16 и управл ющему входу ключа 12. Выход блока 17 образует выход блока 13. В гистерезисном электроприводе обеспечиваетс  быстрое спадание свободной составл ющей импульсного тока после сн ти  намагничивающего импульса. I При включении разделительного диода 7 и конденсатора 9 малой емкости (Л спадающий импульсный ток замыкаетс  по цепи: фазы статорной обмотки ГД I, И 2, резистор 8, конденсатор 9, обладающий большой емкостью. В результате происходит быстрое спадание тока , гашение неподвижного пол  в ГД 1 1С и исключение размагничивани  его ро-тора . 2 ил. к О 00 а

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления гистерезисным электродвигателем .

Цель изобретения - повышение энергетических показателей и стабильности частоты вращения гистерезисного электродвигателя в режиме импульсного намагничивания.

На фиг 1 показана функциональная схема гистерезисного электропривода при включении блока импульсного намагничивания в цепь питания инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы изменения напряжения и тока в фазах электродвигателя.

Гистерезисный электропривод содержит гистерезисный электродвигатель 1 (фиг. 1), подключенный к выходу инвертора 2 напряжения. Один силовой вход '3 инвертора 2 напряжения подключен к одному выходу блока 4 постоянного питающего напряжения. Гистерезисный электропривод содержит также блок 5 импульсного намагничивания, связанный с силовыми цепями инвертора 2 напряжения, первый 6 и второй 7 разделительные диоды, включенные последовательно между одним силовым входом инвертора 2 напряжения и соответствующим выходом блока 4 постоянного питающего напряжения , резистор 8, включенный параллельно первому разделительному диоду 6 , и конденсатор 9, выводы которого' подключены ;к общей точке первого 6 и второго 7. разделительных диодов и к другому выводу блока 4 постоянного питающего напряжения. Параллельно выходам блока 4 постоянного питающего напряжения подключен конденсатор 10.Блок 5 импульсного намагничивания состоит из источника 11 постоянного напряжения, подключенного параллельно разделительным диодам 6 и 7 через управляемый ключ 12.

Электропривод содержит также блок 13 управления инвертором напряжения из последовательно соединенных задающего генератора 14, распределителя 15 импульсов, регулятора 16 фазы выходного напряжения инвертора 2 напряжения и блока 17 формирования параметров импульсов, вход которого подключен к выходу распределителя 15 импульсов , а выход - к объединенным управляющим входам управляемого ключа 12 и регулятора 16 фазы выходного напряжения инвертора, выхода которого подключены к управляющим входам инвертора 2 напряжения. Блок 5 импульсного намагничивания может быть подключен выходами как к входным силовым цепям инвертора 2 напряжения (фиг. 1), так и к его выходным силовым цепям (к фазам статорной обмотки гистерезисного электродвигателя 1 ). Резистор 8, диоды 6 и 7 и конденсатор 9 образуют блок 18 гашения.

Гистерезисный электропривод работает следующим образом.

При работе гистерезисного электродвигателя 1 в синхронном режиме намагничивающие импульсы формируются , путем, подключения источника 11 постоянного напряжения параллельно разделительным диодам 6 и 7 через управляемый ключ 12. При этом напряжение питания на входе инвертора 2 напряжения определяется суммой выходных напряжений блока 4 постоянного питающего напряжения и источника 11 постоянного напряжения +U₂ и ток в фазах электродвигателя начинает расти (фиг. 2). Параметры импульсов момент о(_и включения относительно напряжения питания электродвигателя 1, длительность +._и и частоту их следования задает блок 17 формирования параметров импульсов. Одновременно по сигналу блока 17 формирования параметров импульсов регулятор 16 фазы выходного напряжения инвертора изменяет естественную коммутацию ключей инвертора, обеспечивая требуемое пространственное положение результирующего вектора напряжения в импульсе. После выключения блока 5 импульсного намагничивания (выключения управляемого ключа 12) ток в фазах электродвигателя 1 начинает спадать (момент t₂ на фиг. 2). При этом свободная составляющая спадающего импульсного тока образует неподвижное убывающее поле, проворачиваясь в котором, намагниченный ротор частично или полностью теряет свою намагниченность. Гистерезисный электродвигатель 1 развозбуждаетсяухудшаются его энергетические характеристики, перегрузочная способность.

Процесс уменьшения тока в фазах электродвигателя 1 после прохождения намагничивающего импульса имеет следующий вид:

CP_z-P_t)L .ШМ+щ ₽_2t _Tp₂-pJl где I - изменение результирующего 5 вектора тока в фазах электродвигателя без импульсного перевозбуждения;

I - значение результирующего вектора тока в момент выключения импульса;

*—· 2

U* = у Uj e^j21r^³ , где Ц - напряжение питания инвертора; L,R индуктивность и активное сопротивление цепи спада- *5 ния тока, ~ -__ ^ri ’^r2 ~ 2L LC ’ где С - емкость конденсатора, подключенного к питающим зажимам· ²®

Известно, что если в (2) инвертора.

Для исключения размагничивания ротора гистерезисного электродвигателя 1 после воздействия намагничивающего импульса необходимо быстро погасить²⁵ неподвижное поле, вызванное свободной составляющей спадающего тока, т.е. увеличить скорость спадания тока.

R² Г 4L·² LC ’ 30 то·свободная составляющая тока по (1) уменьшается по апериодическому закону, представляющему собой сумму двух экспонент с коэффициентами затухания P_i и Р₂ . Если же ~ < ~ , то пере- ³⁵ ходной режим носит затухающий колебательный характер с коэффициентом затухания Ь = и частотой собственных ^{Н 2L} .—,, *0 колебаний 0₀= 1/АLC. В этом случае скорость уменьшения тока значительно возрастает.

Емкость конденсатора 10 (фиг. 1), подключенного к выходам блока 4 по- 45 стоянного питающего напряжения и служащего для фильтрации напряжения, составляет обычно десятки микрофарад, что значительно затягивает переходной процесс уменьшения импульсного 50 тока (фиг. 26). При включении разделительного диода 7 и конденсатора 9 малой емкости (единицы-доли единиц микрофарад) спадающий импульсный ток замыкается по цепи: фазы статорной обмотки электродвигателя 1 - инвертор 2 напряжения - резистор 8 конденсатор 9, за счет чего происходит быстрое спадание тока (фиг. 2а), гашение неподвижного поля в электродвигателе и исключение размагничивания ротора.

При этом достигаются в сравнении с известным решением более высокие энергетические характеристики (cos4’ увеличивается примерно в 1,5 раза,ток уменьшается в 1,5-1,7 раза), высокая перегрузочная способность (максимальный синхронный момент увеличивается в 2 раза) и стабильность частоты вращения ротора гистерезисного электродвигателя в режиме импульсного намагничивания .

Claims (1)

1 Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  управлени  гистерезисным электро двигателем. Цель изобретени  - повьшение энер гетических показателей и стабильности частоты вращени  гистерезисного электродвигател  в режиме импульсного намагничивани . На фиг 1 показана функциональна  схема гистерезисного электропривода при включении блока импульсного намагничивани  в цепь питани  инвертора; на фиг. 2 - временные диаграммы изменени  напр жени  и тока в фазах электродвигател . Гистерезисный электропривод содержит гистерезисный электродвигатель 1 (фиг. 1), подключенный к выходу инвертора 2 напр жени . Один силовой вход 3 инвертора 2 напр жени  подключен к одному выходу блока 4 посто нного питающего напр жени . Гистерезисный электропривод содержит также блок 5 импульсного намагничивани , св занный с силовыми цеп ми инвертора 2 напр жени , первый 6 и второй 7 разделительные диоды, включенные последовательно меж,ду одним силовым входом инвертора 2 напр  жени  и соответствующим выходом блока 4 посто нного питающего напр жени  , резистор 8, включенный параллельно первому разделительному диоду 6 , и конденсатор 9, выводы которогоподключены ;к общей точке перво го 6 и второго 7 разделительных диодов и к другому выводу блока 4 по сто нного питающего напр жени . Параллельно вЬгходам блока 4 посто нног питающего напр жени  подключен конденсатор 10,Блок 5 импульсного намагничивани  состоит из источника 1 посто нного напр жени , подклю ченно го параллельно разделительным диодам . 6 и 7 через управл емый ключ 12. Электропривод содержит также блок 1 управлени  инвертором напр жени  из последовательно соединенных задающе го генератора 14, распределител  15 импульсов, регул тора 16 фазы выход ного напр жени  инвертора 2 напр же ни  и блока 17 формировани  парамет ров импульсов, вход которого подключен к выходу распределител : 15 и пульсов, а выход - к объединенным управл ющим входам управл емого клю ча 12 и регул тора 16 фазы выходног 0 напр жени  инвертора, выход 1 которого подключены к управл ющим входам инвертора 2 напр жени . Блок 5 импульсного намагничивани  может быть подключен выходами как к входным силовым цеп м инвертора 2 напр жени  (фиг, I), так и к его выходным силовым цеп м (к фазам статорной обмотки гистерезисного электродвигател  1). Резистор 8, диоды 6 и 7 и конденсатор 9 образуют блок 18 гашени . Гистерезисный электропривод работает следующим образом. При работе гистерезисного электродвигател  1 в синхронном режиме намагничивающие импульсы формируютс  , путем, подключени  источника 11 посто нного напр жени  параллельно разделительным диодам 6 и 7 через управл емый ключ 12. При этом напр жение питани  на входе инвертора 2 напр жени  определ етс  суммой выходных напр жений блока 4 посто нного питающего напр жени  и источника 11 посто нного напр жени  и ток в фазах электродвигател  начинает расти (фиг. 2). Параметры импульсов момент o(j включени  относительно напр жени  питани  электродвигател  1, длительность t, и частоту их следовани  задает блок 17 формировани  параметров импульсов. Одновременно по сигналу блока 17 формировани  параметров импульсов регул тор 16 фазы выходного напр жени  инвертора измен ет естественную коммутацию ключей инвертора, обеспечива  требуемое пространственное положение результирующего вектора напр жени  в импульсе. После выключени  блока 5 импульсного намагничивани  (выключени  управл емого ключа 12) ток в фазах элейтродвигател  1 начинает спадать (момент tj на фиг. 2). При этом свободна  составл юща  спадающего импульсного тока образует неподвижное убывающее поле, проворачива сь в котором, намагниченный ротор частично или полностью тер ет свою намагниченность. Гистерезисный электродвигатель 1 развозбуждаетс ; ухудшаютс  его энергетические характеристики, перегрузочна  способность. Процесс уменьщени  тока в фазах электродвигател  1 после прохождени  намагничивающего импульса имеет сле цгющий вид: 1,1,. Ь(Щ)..„,. - %Ш- -. где 1, - изменение результирующего вектора тока в фазах электродвигател  без импульсного перевозбуждени ; 1 - значение результирующего вектора тока в момент выключени  импульса; t J i , где Uj - напр жение питани  инвертора; L,R индуктивность и активное сопротивление цепи спадани  тока, - ir 1 |р2, , |Ri 1 1 - 2L N4L2 LC где С - емкость конденсатора, подклю ченного к питающим зажимаминвертора . Дл  исключени  размагничивани  ро тора гистерезисного электродвигател  1 после воздействи  намагничивающего импульса необходимо быстро погасить неподвижное поле, вызванное свободно составл ющей спадающего тока, т.е. увеличить скорость спадани  тока. Известно, что если в (2) . то-свободна  составл юща  тока по ( 1 уменьшаетс  по апериодическому закону , представл ющему собой сумму двух экспонент с коэффициентами затухани  R2 1 Р, и Р. . Если же -j- , То пере1 ,2 ходной режим носит затухающий колебательный характер с коэффициентом затухани  Ь и частотой собственных колебаний с4, 1/4ьс. В этом случае скорость уменьшени  тока значительно возрастает. Емкость конденсатора 10 (фиг. 1), подключенного к выходам блока 4 посто нного питающего напр жени  и служащего дл  фильтрации напр жени , составл ет обычно дес тки микрофарад что значительно зат гивает переходной процесс уменьшени  импульсного тока (фиг. 26). При включении разделительного диода 7 и конденсатора 9 малой емкости (единицы-доли единиц 604 микрофарад) спадающий импу гьсный ток замыкаетс  по цепи: флзы статорной обмотки электродвигател  1 - инвертор 2 напр жени  - резистор 8 конденсатор 9, за счет чего происходит быстрое спадание тока (фиг. 2а), гашение неподвижного пол  в электродвигателе и исключение размагничивани  ротора. При этом достигаютс  в сравнении с известным решением более высокие энергетические характеристики ( увеличиваетс  примерно в 1,5 раза,ток уменьшаетс  в 1,5-1,7 раза, высока  перегрузочна  способность (максимальный синхронный момент увеличиваетс  в 2 раза) и стабильность частоты вращени  ротора гистерезисного электродвигател  в режиме импульсного намагничивани  . Формула изобретени  Гистерезисный электропривод, содержащий гестерезисный электродвигатель , подключенный к выходу инвертора напр жени , один силовой вход которого через параллельно соединенные первый разделительный диод и резистор подключен к соответствующему выходу блока посто нного питающего напр жени , подключенного другим выходом непосредственно к другому силовому входу инвертора напр жени , блок импульснот о намагничивани , св занный выходом с силовыми цеп ми инвертора напр жени , и блок управлени  инвертором напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  энергетических показателей и стабильности частоты вращени  гистерезисного электродвигател  в режиме импульсного намагничивани , в него введены конденсатор и второй разделительный диод, подключенньй последовательно с первым разделительным диодом , а свободным выводом - к соответствующему выходу блока посто нного питающего напр жени , при этом выводы конденсатора подключены к общей точке разделительных диодов и к другому выходу блока посто нного питающего напр жени .