SU1757039A1 - Способ управлени вентильным электродвигателем посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повышение КПД с этой целью в способе управлени  вентильным электроприводом одновременно с изменением напр жени , подводимого к фазе  корной обмотки синхронной машины , в функции частоты вращени  ротора синхронного машины и угла установки датчика положени  ротора измен ют и угол установки датчика положени  ротора в функции частоты вращени  ротора синхронной машины и параметра, определ емого конструкцией синхронной машины, учитывающего неперпендикул рность магнитных полей статора и ротора синхронной машины . 3 ил е

Description

Изобретение относитс  к электротехнике .

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2,3- векторные диаграммы, по сн ющие сущность способа.

Устройство, реализующее способ управлени  вентильным двигателем посто нного тока, содержит блок 1 умножени , включающий генератор 2 высокой частоты и управл емый делитель 3 частоты, входом соединенный с выходом генератора высокой частоты, а выходом - с первыми входами широтно-импульсных модул торов (ШИМ) 4-6. Кодовый вход управл емого делител  3 частоты служит первым входом блока 1 умножени , вторые входы ШИМ 4-6 - вторым

входом блока 1 умножени , а выходы ШИМ - выходами блока 1 умножени , подключенные к входам усилител  7, выходы которого соединены с разными выводами  корной обмотки синхронной машины 8 вентильного двигател . На валу синхронной машины установлены датчик 9 частоты вращени  и датчик 10 положени  ротора, выход которого подключен к первому входу арифметического блока 11, второй вход которого соединен с выходом посто нного запоминающего устройства (ПЗУ) 12, а выход - с входом второго посто нного запоминающего устройства 13, выходом подключенного ко второму входу блока 1 умножени , к первому входу которого подключен второй вход ПЗУ 12.

Сущность способа управлени  вентильным электроприводом заключаетс  в следу- ющем.

Х|

СЛ xj О

СО

чэ

Магнитный поток, создаваемый обмоткой , пропорционален току I, поэтому отставание или опережение тока I от противоЭДС Е (фиг 2), равной Uo , на угол а , приводит к тому, что вектор Фс суммарного магнитного потока статора (фиг. 3) также будет отклон тьс  от перпендикул рного положени  по отношению к вектору Фр магнитного потока ротора на угол а , что снижает момент, развиваемый двигателем, и его КПД, поскольку неперпендикул рность полей ротора и статора вентильного двигател  приводит к по влению ненулевой проекции вектора магнитного пол  статора на продольную ось ротора, котора , не создава  вращающего момента, в то же врем  требует протекани  соответствующих составл ющих токов обмоток, необ- ходимых дл  ев поддержани , что и приводит к снижению КПД двигател  вследствие бесполезного рассе ни  мощности указанных составл ющих фазовых токов на активном сопротивлении R обмоток. Дл  повышени  КПД необходимо выполнить равенство нулю указанного угла а .

Из фиг 2 видно, что

UvsM-UK S

и,соф. Е +а%г.

где Q- afctgfTsoO

Uy KU,

где / - угол установки датчика положени  ротора,

О - напр жение источника питани ;

Uy - амплитуда напр жени , подводимого к  корной обмотке;

Е - противоЭДС  корной обмотки;

К - коэффициент пропорциональности;

Тэ - электромагнитна  посто нна  времени синхронной машины;

(а - частота вращени  ротора синхронной машины.

Решив совместно приведенные выше уравнени , находим значение угла а

«-

а при а- 0, получим

в -arcsin ( ,.,) +

WV1 + Tiof 4- агс1д()

где (о - частота вращени  холостого хода.

Как видно из полученного решени , равенство ft 0 может быть обеспечено только при условии

Тэй/2

,

KftvVTTTfftTl

0

5

0

5

0

5

0

в противном случае угол а должен быть выбран минимальным по абсолютному значению . Угол / , удовлетвор ющий указанному требованию, найдем, исследовав на минимум функцию

,)-

Дифференциру  последнее выражение по /5 и приравнива  результат нулю, получаем

а№о

р -arccos ()

Способ в устройстве реализуетс  следующим образом.

Угол (р положени  ротора синхронной машины 8 и его частота вращени  преобразуютс  в коды,

В соответствии со способом управлени  угол /3 установки датчика положени  ротора измен ют в зависимости от управл ющего воздействи  параметра К и частоты вращени  ротора, Вследствие сложности зависимости / от К и о , как это видно из формулы изобретени , наиболее простое вычисление угла р осуществл етс  с помощью ПЗУ 12. При этом на младшие I разр дов ПЗУ 12 поступает код v частоты вращени  ротора, а на старшие m-код управл ющего воздействи  Q, таким образом формируетс  адрес  чейки В По указанному адресу из ПЗУ 12 извлекаетс  код G угла / установки датчика положени  ротора

G

-arcsin(C) + arctg(-b)

JSJj 2jji uiwiM |

npnjc s 1,

et- cos),

при JC 1,

где

C

(2m - 1)

Q(2-1)

Коды датчика 10 положени  ротора и ПЗУ 12 обрабатываютс  в арифметическом блоке 11 в соответствии со способом управлени , т.е. осуществл етс  операци  вычислени  адреса А  чейки ПЗУ 13 А pF + G.

Таким образом определ етс  аргумент гармонических функций +fi. Выходной код арифметического блока 11  вл етс  входным дл  ПЗУ 13, в котором записаны коды длительности и знаки импульсов дл  каждой из фаз  корной обмоток синхронной машины , при этом в S(i-1) + 1 SI-1 разр дах

сформированы коды RI длительности в соответствии с законом sin(p{p +

РО-1).е. R, ( 25-фп 2

л(А/Ат + p(i-1)/n. кроме того в Si разр дах указываютс  соответствующие знаки импульсов, т.е. в  чейке с адресом А содержитс  код

(28-М) + %1г(2 (А/Ат

У

+

+ p(i-1)/n)} +2si-1 -I. где 3S - разр дность выходного слова ПЗУ 13;

Am - наибольшее значение адреса в ПЗУ 13, определ емое его емкостью;

е 1, при sfn (2л(Д + p(i - 1)/п))0;

 ™

е 0, при sin (2л(- + p(i - 1)/п))0

Блок 1 перемножени  производит перемножение кода управл ющего воздействи  Q, формируемого внешним устройством (на фигурах не показано), с кодами тригонометрических функций, поступающих с ПЗУ 13, следующим образом. Код управл ющего воздействи  Q поступает на вход управл емого делител  частоты, на второй вход кото- рого - выход генератора 2 высокой частоты. импульсы с выхода которого следуют с частотой f. На выходе управл емого делител  3 частоты будут присутствовать импульсы с частотой f/Q. Длительности импульсов в ей- де кодов RI, поступающих с ПЗУ 13, записываютс  в ШИМ 4 - ШИМ 6, на вычитающие входы которых поступает частота f/Q, при этом длительность выходных импульсов будет равн RiQ/f. Если коды RI записываютс  в ШИМ 4 - ШИМ 6 с частотой fi, то дл  нормальной работы блока 1 необходимо, чтобы 12s 2m. Тогда длительность выходных импульсов будет равна RiQ /(fi2s

или

JK|sln( p(i-1)

Широтно-модулированные импульсные последовательности усиливаютс  в усилителе 7, который фактически производит перемножение KJsin(p) + 2л p(i-1)/n + fi на напр жение источника питани  U, и поступают на фазы  корной обмотки синхронной машины 8. Таким образом, угол установки датчика угла зависит от частоты у вращени  ротора синхронной машины и от параметраК ,учитывающего неперпендикул рность магнитных полей ста

тора и ротора. Следовательно, исключаютс  ненулевые проекции вектора магнитного пол  статора на продольную ось ротора, что приводит к увеличению вращающего момента .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ управлени  вентильным электродвигателем посто нного тока с датчиком положени  ротора на валу его синхронной машины, при котором измер ют угол положени  ротора синхронной машины вентильного электродвигател  и его частоту вращени  и подводимое к одной из фаз  корной обмотки синхронной машины напр жени  измен ют в функции указанных измеренных параметров и угла установки датчика положени  ротора по закону

   Ui KUsin{P + (и) + р},

   дополнительно по определенному закону измен ют угол установки датчика положени  ротора в зависимости от частоты вращени  ротора синхронной машины, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД, указанное изменение угла установки датчика положени  ротора осуществл ют по закону

   а. fТэОГч .

   р -arcsm ( -9-т-) +

   WyTTr&ftF

   + агстд(ТэйУ),

   при|

   Тэй/2

   w KvTTrift

   rK«x,

   &

   -arccos

   (О

   + ,эс

   где К - коэффициент пропорциональности, учитывающий неперпендикул рность магнитных полей статора и ротора синхронной машины;

   U - напр жение источника питани ;

   р - число пар полюсов;

   п - число фаз  корной обмотки синхронной машины;

   ft - угол установки датчика положени  ротора;

   L, R - индуктивность и активное сопротивление  корной обмотки;

   Тэ ргг - электромагнитна  посто нна  времени двигател ;

   со х - частота вращени  холостого хода; со - частота вращени  ротора синхронной машины.