SU702466A1 - Устройство дл управлени машинной коммутацией вентильного двигател - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ МАШИННОЙ КОММУТАЦИЕЙ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано при разработке схем управлени  вентильными двигател ми. Известны устройства, используемые дл  регулировани  угла опережени  открьтги  тиристоров вентильного двигател  1. Известно также устройство.содержащее датчи режима работь, соединенный через функциональный преобразователь с входом регул тор угла опережени , выполненного на магнитнонакопительном злементе, содержащем цепь управлени , цепь синхронизации, цепь питани  и выходную цепь, соединенную с управл ющим цеп ми СИЛОВЫХ ключей преобразовател  часTOTbi Z . Недостатком известных устройств  вл етс  независимость регулирующего воздействи  от результата работы системы управлени . Из-за неточности воспроизведени  отдельными блокам необходимых законов регулировани  это приво дит к по влению ошибки, что требует дополни тельного увеличени  угла запаса, что в свою очередь приводит к снижению вращающегос  момента и знергетических показателей. Кроме того, в известном устройстве регули рование угла опережени  производитс  ивдивидуально в канале каждого гтеча преобразовател , что св зано с необходимостью, при прин том принципе регулировани , иметь информацию о нагрузке в каждом из указанных каналов: Это усложн ет систему управлени  и при несимметрии характеристик разных каналов  вл етс  источником дополнительных погрешностей . Целью изобретени  создание замкнутой системы регулировани  с обратной св зью по значению регулируемой величины, в которой ЧИСЛО регул торов угла опережени  меньше числа плеч преобразовательной установки ,,что приведет к повышению энергетических показателей привода и улучшению использовани  вентильного двигател . Дл  зтого в устройстве, содержащем датчик режима работы., соединенный через функциональный преобразователь со входом регул тора угла опережени , выполненного на магнитно-накопительном элементе, содержащем епь управлени , цепь синхронизации, цепь пиани  и выходную цепь, соединенную с правл ющими цеп ми силовых ключей реобразовател  частоты, задатВ1к режима 370 сСДермотт блок измерени  угла запаса коммутации и блок измерени  фазы ЭДС вентильного двигател , а функциональный преобразователь содержит преобразователь частота-напр жение и множительное устройство/ причем вход преобразовател  частота-напр жение и цепи синхронизации магнит но-накопительного элемента соед1шены с выходом блока измерени  фазы ЭДС, выход преобразовател  частота-напр жение соединен с первым входом множительного устройства и с цепью питани  магни±но-накопительного элемента , второй вход множительного устройства соединен с измерителем угла запаса, а выход - с цепью управлени  магнитно-накопительного элемента, измеритель угла запаса соединен со входом множительного устройства через сумматор, второй вход которого соедине с задатчшсом угла запаса. На фигЛ представлено предлагаемое устройство , блочно-функциональна  схема; на фиг.2-3 - один из возможных вариантов прИБципиальной схемы одного из его каналов. Дрзтие каналы устройства выполнены аналогич но. ; : . ,. Устройство содержит датчик 4 фазы ЭДС, измеритель 2 истинного значени  yrnos запаса , задатчик 3 независимого значени  углов запаса, преобразователь 4 частота-напр жение множащее устройство 5, регул тор 6 угла опережени , сумматор 7, усилительно-коммутирующее устройство 8, на которое также поступаю сигналы с блоков системы управлени , не относ щихс  к предлагаемому устройству. Усилительно-коммутирующее устройство подключено непосредственно к управл ющим электродам преобразовател  9 частоты и числа фаз дветател . Сигналы с датчика 1 ЭДС имеют форм пр моугольных импульсов длительностью 120 эл.град., сдвинутых каждый относительн соседнего на 60 эл.град. Передний фронт си налов соответствует моменту равенства ком мутирзтощих фазных ЭДС двигател . Измеритель 2 истинного значени  углов запаса по своему функциональному назначению  вл етс  датчиком нагрузки двигател  Напр жение на выходе этого блока пропорционально среднему значению углов запаса Q инвертора ве1ггильного двигател . Число усред н емых углов запаса определ ет, в .частности , быстродействие системы по каналу спежени  за нагрузкой. Уровень напр жени  на выходе задат нка 3 величины углов запаса соответствует в масшта бе выходных напр жений блока 2 среднему значению угла запаса do,, необходимого дл  конкретных условий работы вентильного двигател . Этот уровень может либо оставатьс неизменным, и тогда устройство управлени  машинной коммутацией будет осуществл ть регулирование на посто нство среднего значе 4 нш угла запаса, либо мен тьс  в соответствии с услови ми работы двигател  вруигую или по заданной программе. Выходные сигналы с блоков 2 и 3 поступают на сумматор 7, выдел ющий величину рассогласовани  между заданным dj и истинным значени ми угла запаса . Преобразователь -4 представл ет собой устройство, уровень напр жени  на выходе которого линейно зависит от частоты поступающих на его вход сигналов с датчиков ЭДС, т.е. от скорости вращени  двигател . Выходные напр жени  с сумматора и преобразовател  подаютс  на вход множащего устройства 5, уровень напр жени  на выходе которого пропорционален произведению скорости двигател  Пдв на величину, рассогласовани  (§з-6дв). Регул тор 6 углов опережени  представл ет собой фазосмещающее устройство, выходной импульс которого опережает момент равенства коммутирующих фазных ЭДС двигател  на угол эл.град., пропорциональный нагрузке двигател . Специфической особенностью применени  такого устройства в системе управлени  машинной коммутацией вентильного двигател   вл етс  щирокий диапазон рабочих частот. Начало каждого цикла отработки регул тором 6 решени  на выдачу определ емого нагрузкой значени  угла опережени  соответствует моменту подачи очередного сигнала с датчшса 1 фазы ЭДС. Врем  же, в течение которого регул тор должен сработать, т.е. времетша  развертка процессов в этом регул торе мен етс  с изменением частоты ЭДС двигател . Этим обсто тельствам обусловлено введение в регул тор сигнала, пропорционального скорости двигател , с блока 4, а также приведение сигнала о нагрузке к масщтабу, этой .скорости, что осуществл етс  множащим устройством 5. Число каналов в регул торе 6 определ етс  его конкретньш схемным решением и требовани ми, предъ вл емыми к качеству регулировани . Наличие в устройстве отдельного блока 2, фиксирующего величину нагрузки двигател , позвол ет сократить количество каналов регул тора до одного двух , что существенно упрощает устройство в целом и повыщает точность его работы. При этом запуск регул тора осуществл с-тс  от датчика фазы ЭДС, так как частота запуска регул тора должна быть равна f .Ь. , Т per- к где fflB - частота сигнала с датчика фазы ЭДС К - число каналов в регул торе 6. Функции распределени  сигналов управлени  машинной коммутацией по фазам преобразовател , формирование сигналов сетевой коммутации и их усиление выполн ет j cipoH ство 8, св зывающее устройство управлени  машинной коммутацией и преобразовательную установку, но  вл ющуюс  предметом предполагаемого изобретени . Принципиальна  схема, представленна  на фиг .2-3,  вл етс  вариантом, иллюстрируто цдам двухканальное исполнение регул тора угла опережени . Сигналы с датчиков фазы ЭДС дифференцируютс  ПС-цепочками 10 на входе преобразовател  4. Выдел ющиес  на сопротивлении 11 дифференцирова1П1ые импул сы запускают одновибратор на транзисторах 12-13, длительность импульсов которого выби етс  меньшей или равной 1штервалу между с налами с датчиков соседних каналов на максимальной скорости двигател . Импульсы одноЕибратора трансфирмгтруют обмоткой 14 трансформатора 15 и феднее значение напр жени  на сопротивлении 16 равно: Р .О где А - амплитуда импульсов; Pg- число пульсаций тока за период ЭДС двигател ; Г число пар полюсов двигател ; Пд скорость двигател ; фильтруетс  конденсатором 17, т.е. на выход преобразовател  4 вырабатываетс  посто нное напр жение, вeличJffla которого линейно зависит от скорости вращени  двигател . Это нап жение по цепи питани  (б) поступает на обмо ки записи 18 и считывани  19 с)шмирующих преобразователей регзл тора 6. Измеритель 2 углов запаса представл ет собой бвстабильный триггер на транзисторах 20-21. Импульс на закрытие транзистора 20 поступает в момент окончани  каждой комму тации через трансформатор 22 с датчика длительности углов коммутации на транзисторе 2 сигнал на закрытие транзистора 21 через обм ку 24 трансформатора 15 с блока частотноамплитудного преобразовател  4. Сигнал на закрытие транзистора 2} может быть получен и непосредственно с датчиков ЭДС,и блок 4 используетс  в данном случае не по своему функииональному назначению, а лишь как сог ласуюощй усилитель. Кроме toro, измеритель углов sanaia мож совсем не использовать сигналы с датчиков ЭДС, а быть выполнен, например, на принщш датчика о состо нии проводимое™ плеч преобразовательной установки двигател . По сопротивлению 25 протекают импульсы ток длительностью 5да(с), среднее значение напр жени  на этом сопротивлении: гдеА- - амплитуда коллекторного тока транзистора 21; 66 fд„ частота двигагет ; АИ,, запаса (с). Так как длительность угла запаса в электрических градусах равна 2LTC ДВ т.е. среднее значение натф жени  на согфотивлении 25 пропорционально величине угла запаса в электрических градусах и не,зависит от скорости. Это напр жение вычитаетс  из напр жени , задаваемого задатчтсом; 3 ,угла паса 6з и поступает на вход множительного устройства 5.. Множительное устройство 5 состоит из переключател  на транзисторах 26 и 27 равного типа проводимости и реверсивного магнитного усилител . Открьгеающие импульсы на транзисторы 26-27 поступают с частотой fflg, длительность их неизменна и равна Тц. Коллекторное напр жение транзисторов 26 и 27 равно () При импульсы тока на сопротивление, 28 проход т через транзистор 27, цри - через транзистор 26. Среднее значение напр жени  на сопротивлешт 28 рав но: ср--Ч« - дв т.е. прерыватель осуществл ет перемножение скорости двигател  на величину рассогласовани  между заданным и истинным значени ми углов запаса. Дл  гальванической разв зки цепей множащего устройства и сумм1фующего преобразовател , их согласовани  и усилени  сигнала исполозуетс  реверсивный магаитный усилитель, выполненный на усилител х 29 и 30. Выходное напр жение усилител , пропорциональное (5з-5дв)П, сштмаетс  с RC- чейки 31 и подаетс  по цепи управлени  (в) на обмотки 32 обратной св зи суммирующих прсобразовагелей регул тора 6. Работа этих преобразователей идентична, лищь цикл процессов в каждом из них сдвинут на 60 эл.град. относительно Соседнего. В момент сн ти  сигнала с запускающего входа преобразовател  открывающие С 1гналы подаютс  на транзисторы 33-35 и начинаетс  процесс размагничивани  сердешгака 36 мапштно-накопительного счетчика от исходного состошш , при котором индукци  в его ердечн{псе с пр моугольной петлей гистерезиса авна индукции насьодени  (-Bs). Намагничиваие происходит под действием двух нарастающих сил (НС) обмотки 18 записи, к которой риложено напр жение неизменного знака , стрем щеес  перемагнитить сердечник от -BS до +BS, и обмотки 32 обратной

сп зи, к которой приложено напр жение иъу К э (SY t5двVvi при d -бдь О НС обмотки 32 действует согласно ПС обмотки 18 при 5з-5дв 0 встречно. Процесс намагничивани  происходит до момента.поступлени  импульса на запускающий вход преобразовател . Дл  того, чтобы во всем диапазоне скоростей двигател  величина записанного в сердечнике 36 потока за период намагничивани  находилась на линейной части его характеристики , напр жени , осуществл ющие намагничивани  сердечника, линейно мен ютс  со скоростью .

Величина потока записанного в сердечнике счетчика; по истечении Т„ равна:

и

13.-,

-ife

Т

г.

NOy

ч

18

5Z

зУв()

Ч

у

г 2.

После поступлени  на запускающий вход преобразовател  сигнала с дачтика фазы ЭДС по цепи синхронизации (а), открываютс  транзисторы 37-38 и начинаетс  процесс размагничивани  сердечника до индукции -Eg под действием НС обмотки 19. Число витков этой обмотки выбираетс  таким образом, чтобы длительность размагничивани  сердечника бьша меньше интервала эл.град. между соседними сигналами с датчиков ЭДС на величину угла опережени  |3 . Из равенства записанного и считанного потоков:

Ч

-18

Э2

. . ч:.

XW

-19. угол опережени  равен:

ПЪ

ЬЛс

1 Тс4-Т.

(С

С4 3 У ,32

.

Следовательно, угол опережени  регулируетс  пропорционально величине рассогласовани  между заданным и истинным значени ми угла запаса. Выходной сигнал регул тора снимаетс  через схему совпадений и коллекторов транзисторов 39 всех каналов регул тора, которце открыты во врем  размагничивани  сердечников 36 регул торов к состо нию - считыиапис , а закрыты при намагничивании этих средечников запись, и в гечение времени, соответствующего углу опережени , т.е. от момента иасьицени  сердечника до начала записи При двухканальном исполнении регул тора период записи равен периоду считывани , и когда в одном канале регул тора происходит запись, в другом его канале происходит считывание .-Таким образом, сигнал на выход схемы совпадени  будет возникать лищь в течение интервала, соответствующего углу /3, когда транзистор 39 из каналов закрыт.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Устройство дл  управлени  мащшгаой коммутацией вентильного двигател , содержащее датчик режима работы, соединенный через функциональный преобразователь со входом . регул тора угла опережени , выполненного на магнитно-накопительном элементе, содержащем цепь управлени , цепь синхронизации, цень питани  и выходную цепь, соединенную с управл ющими цеп ми силовых ключей преобразовател  частоты, ; отличающеес ; тем, что, с целью повышени  энергетических показателей и лучшего использовани  мощности двигател , датчик режима содержит блок измерени  угла запаса коммутации и блок измерени  фазы ЭДС вентильного двигател , а функ0 цйональный преобразователь содержит преоб- . разователь частота-напр жение и множительное устройство, причем вход преобразовател  частота- нанр жение и вход цепи синхронизации магнитно-накопительного элемента соединены с выходом блока измерени  фазы ЭДС, выход преобразовател  частота-напр жение соединен с первым входом множительного устройства и с цепью ннтани  магнитно-нако пительногр элемента,,второй вход множительного устройства соединен с измерителем угла 0 запаса, а выход - с цепью управлени  магнитно-накопительного элемента.
2. 2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е6 с   тем, что оно снабжено дополнительно двухвходовым сумматором, включенным послег довательно в в.ыходную цепь измерител  угла запаса, причем второй вход сумматора соединен с задатчиком угла запаса.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР 0 № 1277912, кл. Н 02 К 7/00, 1966. 2. Авторское свидетельство СССР № 307476, кл. Н 02 Р 7/62, 1969.

   Фиг.З