SU514397A1

SU514397A1 - Control method of the valve motor

Info

Publication number: SU514397A1
Application number: SU2012654A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Дмитриевич Кондрашов; Николай Николаевич Горин; Владислав Алексеевич Кучумов; Владимир Александрович Сенаторов
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Интитут Железнодорожного Транспорта
Priority date: 1974-04-04
Filing date: 1974-04-04
Publication date: 1976-05-15

Description

двигател так, что провод щее направление указанного вентил противоположно направлению коммутирующего напр жени источника, начавшего коммутировать до наступлени интервала совпадени коммутаций, и совпадает с направлением тока в том из коммутирующих выводов источника, к которому подключен указанный вентиль, и подают на него дополнительный управл ющий импульс.motor in such a way that the conductive direction of the indicated valve is opposite to the direction of the switching voltage of the source that started to switch before the onset of the switching interval, and coincides with the direction of current in that from the switching terminals of the source to which the specified gate is connected, and an additional control pulse is applied to it .

Наиболее просто указанный дополнительный импульс можно выделить посредством продолжени зон подачи основных имщльсов сетевой и машинной коммутаций на угол, соответствующий максимальной длительности коммутации , начавшейс первой.Most simply, the specified additional impulse can be distinguished by extending the supply zones of the main network and machine switching elements by an angle corresponding to the maximum switching time started first.

Дл улучшени условий включени вентилей указанный дополнительный импульс можно формировать в момент изменени направлени напр жени между коммутирующими выводами двигател по отношению к направлению , которое оно имело непосредственно перед началом машинной коммутации.In order to improve the conditions for switching on the valves, this additional impulse can be formed at the time of changing the voltage direction between the switching leads of the motor relative to the direction it had just before the beginning of the machine commutation.

На фиг. 1 представлена одна из возможных схем ВД с не вным звеном посто нного тока; на фиг. 2 изображены открытые вентили схемы, изображенной на фиг. 1, при протекании машинной коммутации; на фиг. 3 изображена схема, соответствующа одновременному протеканию коммутаций в случае, когда сетева коммутаци началась вслед за машинной; на фиг. 4 представлена схема ВД при одновременном протекании коммутаций с образованием совместного контура сетевой и машинной коммутаций; на фиг. 5 приведены временные диаграммы коммутирующих напр жеНИИ ВД и процессов управлени им в режиме рекуперации при выполнении ВД по схеме на фиг. 1; на фиг. 6 представлена схема ВД при совпадении коммутаций в случае, когда машинна коммутаци началась вслед за сетевой; на фиг. 7 - схема ВД при совпадении коммутаций, если управление ВД ведетс по предлагаемому способу; на фиг. 8 показано состо ние ВД, следующее за состо нием, изображенным на фиг. 7.FIG. Figure 1 shows one of the possible VD circuits with an implicit DC link; in fig. 2 shows the open valves of the circuit shown in FIG. 1, with the flow of machine switching; in fig. 3 shows a diagram corresponding to the simultaneous flow of switching in the case when the network switching began after the machine switching; in fig. 4 shows the VD scheme with simultaneous commutation with the formation of a joint contour of network and machine commutation; in fig. Figure 5 shows the timing diagrams of the commutating voltage of the VD of the VD and its control processes in the recovery mode when performing VD according to the scheme in FIG. one; in fig. 6 shows the scheme of VD with the coincidence of commutations in the case when the machine switching began after the network; in fig. 7 is a VD scheme with commutation coincidence if the VD is managed by the proposed method; in fig. 8 shows the state of the VD following the state shown in FIG. 7

Предлагаемый способ пригоден дл использовани в ВД с ПЧФ различных типов, работающих в т говом и Б рекуперативном режимах , и может примен тьс в обоих режимах дл управлени любой схемой ВД с не вным звеном посто нного тока. Ниже описываетс управление по предлагаемому способу ВД со сложным реактором при питании трехфазного двигател от однофазной сети.The proposed method is suitable for use in HP with PFR of various types operating in the traction and regenerative modes, and can be used in both modes to control any VD circuit with a non-direct DC link. The following describes the control of the proposed VD method with a complex reactor powered by a three-phase motor from a single-phase network.

В т говом режиме НЧФ ВД, состо щий из вентилей 1 -12, выпр мл ет напр жение трансформатора 13 питающей сети, подводимое через реактор 14. Одновременно происходит инвертирование выпр мленного нанр жени в т говый двигатель с фазными обмотками 15, 16 и 17. ПЧФ ВД выполн ет, таким образом, функции однофазного мостового выпр мител , питающего напр жени сети и ведомого двигателем трехфазного мостового инвертора . В режиме рекуперации тот же ПЧФ In the traction mode, the VFD VF, consisting of valves 1-12, rectifies the voltage of the transformer 13 of the supply mains supplied through the reactor 14. Simultaneously, the straightened voltage is inverted into the traction motor with phase windings 15, 16 and 17. The VCP PFF thus performs the functions of a single-phase bridge rectifier, which supplies the mains voltage and is driven by a three-phase bridge inverter motor. In recovery mode, the same PFF

выпр мл ет напр жение двигател и инвертирует его в питающую сеть.rectifies the motor voltage and inverts it into the mains supply.

Если управление ВД производитс по известному способу, то начало сетевой коммутации , т. е. временна абсцисса переднего фронта коммутационного провала 18 на временной диаграмме 19 выходного напр жени инвертора , вл етс моментом, когда накладываетс запрет на подачу импульсов управлени на одну из групп вентилей 1, 3, 5, 8, 10, 12 и 2,4, 6, 7, 9, 11 и выдаетс разрешение на подачу импульсов управлени вентил м другой группы. Этот момент формировани импульса управлени сетевой коммутацией вл етс началом зоны подачн импульсов управлени машинной коммутации на одну из указанных групп вентилей и концом аналогичной зоны другой грзппы . Сверху от оси времени на диаграмме 20 изображены зоны подачи импульсов управлени на вентили 2, 4, 6, 7, 9, 10, снизу - на вентили 1, 3, 5, 8, 10, 12. Крива напр жени инвертора на диаграмме 19 изображена дл режима с углом коммутации, равным 30 эл. град, напр жени сети. Угол запаса (угол между задним фронтом коммутационного провала 18 и моментом перехода через нуль напр жени инвертора) также равен 30 эл. град, напр жени сети в стационарном режиме.If the VD control is performed by a known method, then the beginning of the network switching, i.e., the time abscissa of the leading edge of the switching hole 18 in the timing diagram 19 of the output voltage of the inverter, is the moment when the prohibition of the supply of control pulses to one of the groups of gates 1 is imposed , 3, 5, 8, 10, 12, and 2.4, 6, 7, 9, 11, and permission is given to supply control pulses to valves of another group. This instant of the formation of a network switching control pulse is the beginning of the zone where the machine control pulses are applied to one of the indicated valve groups and the end of the similar zone of the other group. On the top of the time axis, diagram 20 shows control pulse supply zones for valves 2, 4, 6, 7, 9, 10, and below for valves 1, 3, 5, 8, 10, 12. The voltage curve of the inverter in diagram 19 shows for the mode with a switching angle of 30 el. hail, network voltage. The angle of the stock (the angle between the falling edge of the switching hole 18 and the moment of the inverter going through zero) is also equal to 30 el. hail, network voltage in stationary mode.

Линейные напр жени f/i5-i6, t i6-i7 и Un-i5 двигател представлены на временной диаграмме 21 соответственно кривыми А, Б и В. Импульсы управлени машинной коммутацией формируютс в режиме, показанном на диаграмме 21 с задержкой т относительно перехода через нуль линейных коммутирующих напр жений, равной 30 эл. град, э.д.с. машины. Углы машинной коммутации при этом составл ют 30 эл. град, э.д.с. машины в стационарном режиме. Моменты формировани основных импульсов машинной коммутации вл ютс началом зон подачи импульсов управлени сетевой коммутацией на определенные группы вентилей. Зоны подачи импульсов управлени сетевой коммутацией дл вентилей 5, 6 и 11, 12 представлены па временной диаграмме 22 соответственно сверху и снизу от оси времени. Аналогичные зоны дл вентилей 3, 4 и 9, 10 изображены на диаграмме 23, дл вентилей 1, 2 и 7, 8 - на диаграмме 24.Linear voltages f / i5-i6, t i6-i7 and Un-i5 of the motor are shown in timing diagram 21, respectively, curves A, B, and B. The machine switching control pulses are generated in the mode shown in diagram 21 with delay t relative to zero crossing linear switching voltages of 30 e. hail, emf cars. The machine switching angles here are 30 el. hail, emf machines in a stationary mode. The moments of the formation of the main machine switching pulses are the beginning of the supply zones of the network switching control pulses to certain groups of gates. The supply zones of network switching control pulses for gates 5, 6 and 11, 12 are represented by time diagram 22, respectively, above and below the time axis. Similar zones for valves 3, 4 and 9, 10 are shown in diagram 23, for valves 1, 2 and 7, 8 are shown in diagram 24.

Как видно из диаграмм 22, 23 н 24 длительность каждой из зон равна длительности работы фазы двигател , т. е. 120 эл. град, машины . Зона работы конкретного вентил преобразовател формируетс из зон на диаграммах 20, 22, 23 и 24 по правилу логического умножени И. Импульс управлени соответствующим вентилем формируетс в момент начала «своей зоны. На диаграмме 25 сверху и снизу показаны соответственно зоны работы вентилей 1 и 2. Аналогично диаграммы 26 и 27 иллюстрируют соответственно работу вентилей 3, 4 и (5, 6.As can be seen from the diagrams 22, 23 and 24, the duration of each of the zones is equal to the duration of the engine phase, i.e. 120 e. hail, cars. The zone of operation of a specific converter valve is formed from the zones in diagrams 20, 22, 23 and 24 according to the rule of logic multiplication I. The control pulse of the corresponding valve is formed at the moment of the start of its zone. Diagram 25 shows the operation zones of gates 1 and 2, respectively, at the top and bottom. Similarly, diagrams 26 and 27 respectively illustrate the operation of gates 3, 4 and (5, 6.

Если импульс управлени сетевой коммутацией следует за импульсом управлени машинной коммутацией с интервалом, меньшимIf the network switching control impulse follows the machine switching control impulse with an interval less than

длительности сетевой коммутации, то происходит совпадение коммутаций по времени. Интервалы одновременного протекани коммутаций дл взаимной ориентации напр жений сети и двигател по диаграмлтам 19 и 21 изображены на диаграмме 28. При этом мгновенное состо ние схемы ВД, дл момента времени t на диаграмме 27 представлено на фиг. 2. Этот момент вл етс началом коммутации тока с фазы 16 на фазу 17 двигател . В момент t на диаграмме 27 начинаетс очередна сетева коммутаци , получают импульсы управлени вентили 6 и 9. Л гновенна схема преобразовател в этом состо нии изображена на фиг. 3. Характерной особенностью ее вл етс наличие вентил 5, в котором токи машинной и сетевой коммутаций протекают во взаимно противоположных направлени х, что может привести схему к состо нию, показанному на фиг. 4. Отличительной чертой такого состо ни вл етс наличие единого контура совместной коммутации нагрузки и сети, в который вход т вентили 1, 6, фазы 16 и 17 двигател , две обмотки реактора и сетевой трансформатор. В результате окончание как сетевой, так и машинной коммутаций может быть только одновременным- после закрыти вентил 1. Длительность существовани мгновенной схемы, показанной на фиг. 4, т. е. длительность совместной коммутации, может отличатьс в несколько раз от длительностей разновременно протекающих при данном режиме работы ПЧФ сетевой и нагрузочной коммутаций.the duration of the network switching, then there is a coincidence of switching over time. The intervals of simultaneous flow of commutations for the relative orientation of the mains and motor voltages in diagrams 19 and 21 are shown in diagram 28. In this case, the instantaneous state of the VD circuit, for the time t in diagram 27 is shown in FIG. 2. This moment is the beginning of the switching of the current from phase 16 to phase 17 of the motor. At time t in diagram 27, the next network commutation starts, control pulses of the gates 6 and 9 are received. The current converter circuit in this state is shown in FIG. 3. A characteristic feature of it is the presence of a valve 5 in which the currents of the machine and network commutations flow in mutually opposite directions, which may lead the circuit to the state shown in FIG. 4. A distinctive feature of this state is the presence of a single circuit for switching the load and the network, which includes valves 1, 6, phase 16 and 17 of the engine, two reactor windings and a network transformer. As a result, the end of both network and machine switching can only be simultaneous after closing valve 1. The duration of the instantaneous circuit shown in FIG. 4, i.e., the duration of joint switching, may differ several times from the durations of simultaneously occurring in this mode of operation of the PFC of the network and load switching.

Совпадение коммутаций может витьс как следствием того, что сетева коммутаци началась во врем протекани машинной, так и в результате того, что машинна коммутаци началась во врем протекани сетевой. Первый случай иллюстрирует фиг. 3, второй - фиг. 7.The coincidence of the commutations can occur as a result of the fact that the network switching began during the flow of the machine, and as a result of the fact that the machine switching began during the flow of the network. The first case is illustrated in FIG. 3, the second - FIG. 7

Если управлением ПЧФ производитс по предлагаемому способу, то при совпадении коммутаций за счет включени дополнительного вентил в ПЧФ образуютс один дополнительный контур сетевой коммутации и один дополнительный контур машинной коммутации и схема переходит в состо ние, изображенное на фиг. 7. Такое «симметричное по отношению к коммутирующим напр жени м состо ние схемы обеспечивает независимое протекание совпавших коммутаций, позвол им закончитьс в разное врем . Так, переход схемы от состо ни , показанного на фиг. 7, к состо нию , показанному на фиг. 8, возможен, когда сетева коммутаци короче машинной.If the control of the IFP is produced according to the proposed method, then if the commutation coincides due to the inclusion of an additional valve in the IFF, one additional contour of the network commutation and one additional contour of the machine switching are formed and the circuit changes to the state shown in FIG. 7. Such "symmetric with respect to switching voltages of the circuit provides an independent flow of matched switching, allowing them to end at different times. Thus, the transition of the circuit from the state shown in FIG. 7 to the state shown in FIG. 8 is possible when the network switch is shorter than the machine.

Если совпадение коммутаций произошло в результате начала машинной коммутации во врем протекани сетевой (фиг. 6), то дл создани искусственных контуров, обеспечивающих независимое окончание коммутаций, необходимо включить вентиль 5. Если сетева коммутаци началась вслед за машинной (фиг. 3), то необходимо включить вентиль 2.If the coincidence of the commutations occurred as a result of the beginning of the machine commutation during the flow of the network (Fig. 6), then to create artificial circuits that provide an independent end of the commutation, it is necessary to turn on the valve 5. If the network commutation began after the machine circuit (Fig. 3), then turn on the valve 2.

На диаграмме 29 сверху отмечепы моменты подачи дополнительных ИМПУЛЬСОВ на вентиль In the diagram 29 above, the moments of additional impulses to the valve are marked.

3, снизу - на вентиль 2. Диаграмма 30 иллюстрирует подачу дополнительных импульсов соответственно на вентили 5 и 6.3, at the bottom — to valve 2. Diagram 30 illustrates the supply of additional pulses to valves 5 and 6, respectively.

Подача дополнительного импульса управлени на требуемый вентиль ПЧФ возможна, в частности, двум пут ми.The supply of an additional control pulse to the required IFP valve is possible, in particular, in two ways.

Первый из них основан на том, что искомый вентиль всегда находитс в «выключающейс группе вентилей, причем в той, котора начала коммутировать раньше. Если к совпадению коммутаций привело начало коммутации сетевой вслед за машинной, то дл включени требуемого вентил необходимо и достаточно, чтобы импульс сетевой коммутации подавалс не только на вентиль, подключенный к включающейс при коммутации фазе двигател , но и на вентиль, подключенный к фазе двигател , выключающейс при данной машинной коммутации , т. е. на вентиль, на который даиный импульс сетевой коммутации поступил бы, если бы сетева коммутаци началась раньще машинной. Наиболее просто такой алгоритм управлени осуществить, если вне зависимости от взаимной ориентации коммутаций во времени зону подачи импульсов сетевой коммутации на вентили ПЧФ, соответствующую известному способу управлени , увеличить путем добавлени к ее задней границе дополнительного интервала времени, равного по длительности максимально возможной машинной коммутации. Величина максимальной длительности машинной коммутации определ етс режимом работы и схемой ПЧФ и дл схемы, изображенной на фиг. 1, соответствует 60 эл. град. 3.д.с. машины при рекуперации.The first of these is based on the fact that the required valve is always in the "switch-off group of valves, and in the one that started switching earlier. If the commutation commutation coincided with the beginning of the commutation of the network following the machine, then to switch on the required valve it is necessary and sufficient that the impulse of the network commutation is applied not only to the valve connected to the motor phase switched on when switching, but also to the valve connected to the motor phase switched off with a given machine switching, i.e., to a gate, to which the daine impulse of the network switching would have arrived, if the network switching had started earlier than the machine one. Such a control algorithm is most simple to implement if, regardless of the relative orientation of the commutations in time, the zone of supplying the commutator pulses to the FPFs gate, corresponding to the known control method, is increased by adding to its back boundary an additional time interval equal in duration to the maximum possible machine commutation. The magnitude of the maximum duration of the machine switching is determined by the mode of operation and the IFP circuit and for the circuit shown in FIG. 1 corresponds to 60 e. hail. 3.d.s. recovery machines.

Если одновременное протекание коммутаций вл етс следствием того, что машинна коммутаци началась при протекании коммутации сетевой, то вентиль, включение которого необходимо дл образовани требуемых искусственных контуров, получает импульс управлени , если удлинить зону подачи импульсов машинной коммутации на величину максимально возможной длительности коммутации сетевой.If the simultaneous flow of commutations is a consequence of the fact that the machine commutation began with the commutation of the mains commutation, the valve, which is required to form the required artificial circuits, receives a control impulse if the machine commutation pulses are extended by the maximum possible commutation switching duration.

Таким образом, первый путь формировани дополнительных импульсов управлени состоит в изменении алгоритма распределени импульсов управлени ПЧФ.Thus, the first way to form additional control pulses is to change the control pulse distribution algorithm of the IFP.

Сверху от оси времени на диаграмме 31 показаны зоны подачи импульсов управлени машинной коммутацией в соответствии с предлагаемым способом на вентили 2, 4, 6, 7, 9, 11, снизу - на вентили 1, 3, 5, 8, 10, 12. Штриховкой помечены части зоны, добавленные в соответствии с предлагаемым способом дл формировани требуемых дополнительных импульсов . На диаграммах 32, 33 и 34 аналогично изображены зоны подачи импульсов управлени сетевой коммутацией соответственно на вентили 5, 6 и И, 12; 3, 4 и 9, 10; 1, 2 и 7, 8.On the top of the time axis, diagram 31 shows the zones for the supply of machine switching control pulses in accordance with the proposed method on valves 2, 4, 6, 7, 9, 11, below, on valves 1, 3, 5, 8, 10, 12. Hatching marked parts of the zone are added in accordance with the proposed method for generating the required additional pulses. Diagrams 32, 33 and 34 similarly depict the zones for supplying network switching control pulses respectively to valves 5, 6 and 11, 12; 3, 4 and 9, 10; 1, 2 and 7, 8.

Второй путь подачи дополнительного импульса управлени на требуемый вентиль основан на том, что в момент, когда в результате совпадени коммутаций в схеме проиоходит образование контура совместной коммутации , аналогичного представленному на фиг. 4, на кривой линейного напр жени коммутирующих фаз двигател по вл ютс пики напр жени с пол рностью, противополОхЖной пол рности указанного напр жени в момент, непосредственно предшествующий коммутации . На кривых А, Б и В линейных коммутирующих напр жений на фиг. 5 эти пики. Г, видны как перебросы через нуль линейного напр жени двигател в момент совпадени коммутаций. Эти всплески напр жений двигател предлагаетс использовать в качестве информации о необходимости дополнительного импульса управлени на ПЧФ.The second way of supplying an additional control pulse to the required valve is based on the fact that at the moment when, as a result of the coincidence of the commutations, the circuit forms a joint commutation circuit, similar to that shown in FIG. 4, on the linear voltage curve of the switching phases of the motor, voltage peaks with polarity, anti-polarity of the indicated voltage appear at the moment immediately preceding the switching. In curves A, B, and C of the linear switching voltages in FIG. 5 these peaks. G, are seen as zero-reversal of the linear voltage of the motor at the time of the commutation of the commutations. These bursts of engine voltage are proposed to be used as information on the need for an additional control pulse at the IFP.

Услови дл включени вентил 2 в момент, соответствующий фиг. 4, лучще, чем в момент, соответствующий фиг. 3, так как в первом случае вентиль 2 включаетс под воздействием коммутирующего напр жени сети, а во втором случае это напр жение включает два параллельно включенных вентил 2 и 6.The conditions for switching on the valve 2 at the moment corresponding to FIG. 4 is better than at the moment corresponding to FIG. 3, since in the first case the valve 2 is turned on under the influence of the switching voltage of the network, and in the second case this voltage includes two valves 2 and 6 connected in parallel.

Предлагаемый способ пригоден и дл схем ВД с другим числом фаз двигател или питающей сети. Соответственно изменению числа фаз измен етс лишь длительность зон подачи импульсов управлени .The proposed method is also suitable for VD circuits with a different number of motor or mains phases. According to the change in the number of phases, only the duration of the control pulse feeding zones changes.

Claims

1. A method of controlling a valve motor S by an indirect DC link by supplying the main control pulses to the electric valves, causing the start of the network and machine switching, with the feed zone of the main switch switching pulses being 180 el. hail, network voltage and main impulse area

switching is 120 el. hail, emf machines with a random mutual phase shift between the main network and main machine pulses, and the switching off of the electric valves occurs under the influence of the corresponding switching voltage between the switching terminals of the source (network or machine), characterized in that, in order to increase the energy performance of the valve engine, inside the interval of simultaneous flow of the network and machine commutations is determined by the valve connected between the commutating terminals of the network and the motor, conducting directions which is opposite to the direction of the switching voltage of the source, which began to switch before the occurrence of the switching of the interval, and coincides with the direction of the current from that switching source of the source to which the specified gate is connected, and serves to it an additional control pulse.

2. A method according to claim 1, characterized in that said additional pulse is formed by extending the supply zones of the main pulses of the network and machine commutation by an angle corresponding to the maximum switching duration started first.

:

3. The method according to claim 1, characterized in that, in order to improve the conditions for switching on the electric valves, this additional impulse is generated at the moment when the voltage direction changes between

commuting leads of the engine in relation to the direction it had just before the beginning of the main switching.

.one

(rig 2

P

(needles

-r r -

32

33

J4

zi./nj

l

vf

ZEZZZ

d

lEZZZ

9vz.7

(pvz. 8