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 в фазной обмотке реактивного индукторного двигателя путем включения обоих ключей фазы полумостового инвертора напряжения, затем, по достижении фазным током обмотке реактивного индукторного двигателя заданного уровня, отключают один любой силовой ключ полумостового инвертора напряжения на определенный временной интервал, после чего вновь включают его, и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего выключают оба ключа фазы полумостового инвертора напряжения, отличающийся тем, что выключенный по достижении фазным током реактивного индукторного двигателя заданного уровня ключ полумостового инвертора напряжения вновь включают через равные промежутки времени, равные

t _on=1/f_kref,

где f_kref - заданная частота пульсаций тока в пределах формируемого импульса фазного тока реактивного индукторного двигателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что временной интервал t_o1 первого отключения одного ключа полумостового инвертора напряжения в пределах данного импульса тока принимают равным

t_o1 =n/f_kref,

где n - коэффициент, причем 0<n<1.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что величину f_kref изменяют в зависимости от углового положения ротора относительно статора или от режима работы реактивного индукторного 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 (Torrey 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. RU 2139624 С1, 29.04.1998, 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 в фазной обмотке РИД путем включения обоих ключей фазы полумостового инвертора напряжения, затем по достижении фазным током РИД заданного уровня отключают один любой силовой ключ полумостового инвертора напряжения на определенный временной интервал, после чего вновь включают его и продолжают этот процесс до момента времени желаемого окончания импульса тока, после чего выключают оба ключа фазы полумостового инвертора напряжения, согласно данному заявлению один ключ инвертора после отключений включают через равные промежутки времени, равные t_on =1/f_kref, где f_kref - заданная частота пульсаций тока в пределах формируемого импульса фазного тока РИД.

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

временной интервал to₁ первого отключения одного ключа инвертора в пределах данного импульса тока принимают равным to₁=n/f_kref, где n - коэффициент, причем 0<n<1;

величину f_kref изменяют в зависимости от углового положения ротора РИД относительно статора или от режима работы двигателя.

На чертеже 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 - заданный уровень фазного тока РИД;

i_k - ток k-й фазы РИД.

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

Контроль достижения током РИД заданного уровня (уставки) предпочтительно производить с помощью датчика тока и компаратора, выход которого соединен со входом устройства управлени я, содержащего средства для отключения одного ключа при возникновении такого события, а отработку интервалов времени между включениями - с помощью таймера.

При первом достижении током уровня уставки и срабатывании компаратора микроконтроллер формирует команду выключения одного ключа фазы ИН. Первое отключение производят на фиксированное время to₁, после чего включают ключ и начинают отсчет интервалов времени между включениями.

При следующих достижениях током уровня уставки в пределах одного импульса тока вновь отключают один ключ, а включения его производятся через равные промежутки времени, отмеряемые таймером.

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.

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