способ формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя

Формула изобретения

1. Способ формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя с помощью полумостового инвертора напряжения, каждая фаза которого содержит два силовых ключа, заключающийся в том, что начинают формировать импульс тока путем открытия обоих ключей фазы инвертора напряжения, затем по достижении током заданного значения (уставки) отключают один любой силовой ключ инвертора, после чего вновь включают его и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего закрывают оба ключа инвертора напряжения, отличающийся тем, что сигнал уставки тока формируют в виде периодического сигнала треугольной формы, причем ключ отключают в момент времени первого же достижения током значения уставки снизу в зоне спадания уставки, а включают в момент времени первого же достижения током значения уставки сверху в зоне ее нарастания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют величину фазных токов путем изменения величины постоянной составляющей уставки тока, причем последняя может принимать отрицательные значения.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что изменяют величину переменной составляющей уставки тока в зависимости от режима работы двигателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к способам формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя (РИД), имеющего зубчатый статор, на котором расположены одна или несколько фазных обмоток, каждая из которых запитывается однополярными импульсами тока от полумостового инвертора напряжения (ИН), и зубчатый безобмоточный ротор.

Известен способ управления формирования фазного тока РИД (Тоrrеу D.A., Lang J.H. Optimal - efficiency excitation of variable - reluctance motor drives//IEE Proc. - B, 1991 January. - Vol.138. - №1. - P.1-14).

В данной статье описывается способ управления РИД, при котором фазный ток РИД формируется посредством коммутаций силовых ключей ИН, причем как минимум один ключ ИН закрывается при достижении током верхнего заданного уровня и открывается вновь при снижении тока до нижнего заданного уровня, при этом ток пульсирует между этими двумя уровнями.

Недостатком данного способа является невозможность прямого контролирования частоты пульсаций фазного тока РИД, так как она зависит от крутизны нарастания и спадания тока и от ширины зоны между указанными заданными уровнями, а также непостоянство частоты коммутации силовых ключей ИН, вызванное переменной крутизной нарастания и спадания тока РИД при угловом перемещении ротора относительно статора, что объясняется изменением индуктивности фазной обмотки. Эти недостатки приводят к недоиспользованию частотных свойств силовых ключей.

Известен также способ формирования фазного тока РИД (см. Патент РФ RU 2139624 С1 от 29.04.1998 г., опубл. 10.10.99, Бюл. №28).

В данном источнике заявляется схема управления РИД, в которой один ключ фазы ИН закрывается при достижении током заданного уровня и остается закрытым в течение постоянного интервала времени, задаваемого одновибратором, после чего снова открывается.

Недостатком данного способа является также переменная частота пульсаций фазного тока.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение постоянства частоты пульсаций фазного тока РИД для увеличения степени использования частотных свойств силовых ключей ИН.

Для способа формирования тока в фазных обмотках реактивного индукторного двигателя с помощью полумостового инвертора напряжения, каждая фаза которого содержит два силовых ключа, заключающегося в том, что начинают формировать импульс тока путем открытия обоих ключей фазы инвертора напряжения, затем по достижении током заданного значения (уставки), отключают один любой силовой ключ инвертора, после чего вновь включают его, и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего закрывают оба ключа инвертора напряжения, согласно данному заявлению, сигнал уставки тока формируют в виде периодического сигнала треугольной формы, причем ключ отключают в момент времени первого же достижения током значения уставки снизу в зоне спадания уставки, а включают в момент времени первого же достижения током значения уставки сверху в зоне ее нарастания.

В частных случаях, описанных ниже, способ может дополнительно характеризоваться одним или несколькими из следующих признаков:

- изменяют величину фазных токов путем изменения величины постоянной составляющей уставки тока, причем последняя может принимать отрицательные значения;

- величину переменной составляющей уставки тока изменяют в зависимости от режима работы двигателя.

В дальнейшем изобретение поясняется со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором показаны временные диаграммы формирования фазного тока РИД:

- ДПР_k - сигнал датчика положения ротора k-й фазы РИД;

- mVT_Lk, mVT_Hk - сигналы управления ключами k-й фазы ИН;

- I_ref - уставка фазного тока РИД треугольной формы;

- i_k - ток k-й фазы РИД.

Предлагаемый способ управления может быть реализован с помощью системы управления на базе микроконтроллера.

Для формирования импульсов напряжения треугольной формы может быть использован интегратор, на вход которого подаются прямоугольные импульсы с системы управления. Единичное состояние этих прямоугольных импульсов будут определять временные интервалы нарастания уставки, во время которого запрещено выключение ключа, а нулевое - временные интервалы спадания уставки, во время которого запрещено включение ключа. Сравнение значений фазного тока РИД и уставки предпочтительно производить с помощью датчика тока и компаратора, выход которого соединен со входом системы управления.

При первом же достижении током уровня уставки снизу в зоне спадания уставки и срабатывании компаратора микроконтроллер формирует команду выключения одного ключа фазы ИН. Если к моменту начала спадания уставки тока значение тока уже превысило значение уставки, ключ выключают немедленно. Далее при первом же достижении током уровня уставки сверху в зоне нарастания уставки и срабатывании компаратора микроконтроллер формирует команду включения ранее отключенного ключа. Если к моменту начала нарастания уставки тока значение тока уже находится ниже значения уставки, ключ включают немедленно.

Закрытия ключей фазы инвертора в процессе коммутации предпочтительно производить по очереди, как показано на чертеже.

Таким образом, частота пульсаций фазного тока РИД и соответствующая ей частота коммутации силовых ключей ИН поддерживается постоянной, равной частоте треугольных импульсов напряжения уставки.

Технический эффект настоящего изобретения состоит в обеспечении постоянства частоты коммутации силовых ключей инвертора напряжения, что увеличивает степень использования силовых ключей.