ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Техническое решение относится к построению систем управления вентильно-индукторными электроприводами (ЗИП) различных механизмов, в том числе малых транспортных средств, насосных установок, бытовой техники и др.
Известен вентильно-индукторный электропривод, содержащий последовательно включенные пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор скорости и регулятор тока с ограничением, выход которого подключен ко входу изменения скважности широтно-импульсного модулятора (ШИМ), и силовой преобразователь (вентильный коммутатор), к выходу которого подключен электродвигатель, при этом ко входу регулятора скорости через сумматор подключены задатчик и датчик скорости, на валу электродвигателя установлен датчик положения ротора, соединенный своими выходами со входами управления коммутацией фаз силового преобразователя 1. В этой структуре используется общепринятая концепция подчиненного регулирования параметров и содержится внутренний регулятор тока, выход которого воздействует на вход задания скважности модуля ШИМ.
Недостатком такого решения является то, что контур тока имеет запаздывание на период ШИМ в реакции на изменение тока. Это может вызвать большие перерегулирования в токе, особенно на начальном этапе пуска, когда значение ЭДС вращения мало, и привести к выходу из строя силовых транзисторов преобразователя или потребует увеличения их запаса по току.
Известен также вентильно-индукторный электропривод, содержащий регулятор скорости, входы которого соединены с задатчиком и датчиком скорости (тахогенератором), релейный регулятор тока, выполненный в виде компаратора, широтно-импульсный моду.11ятор, силовой преобразователь (вентильный коммутатор), к выходу которого подключен электродвигатель, при этом входы компаратора соединены с узлом задания токоограничения и датчиками фазных токов, а выход соединен с блокирующим входом ШИМ 2. Примененный в этом электроприводе релейный регулятор тока в некоторой степени исключает указанный выще недостаток - запаздывание контура тока на период ШИМ.
20Ш124437
32Р7/00
тации фаз электродвигателя. Это устройство обычно представляет собой зубчатый диск, насаженный на вал двигателя, и несколько датчиков Холла, оптических датчиков и др., размещаемых на жестком основании, которое устанавливается на корпусе двигателя. Эта конструкция достаточно сложна в изготовлении (требуется точная нарезка зубцов, точная установка датчиков на основании), усложняет конструкцию и увеличивает стоимость электропривода.
К настоящему времени известно достаточно большое количество устройств, решающих задачу определения положения ротора косвенным образом, при использовании датчиков электрических параметров, и тем самым устраняющих один из основных недостатков этого электропривода - наличие датчика положения.
Одним из таких устройств, ближайшим к предлагаемому по решаемой технической задаче, является вентильно-индукторный электропривод, содержащий последовательно включенные блок задания и регулятор скорости, блок задания и регулятор тока, широтно-импульсный модулятор, силовой преобразователь (вентильный коммутатор) и электродвигатель 3. Кроме того, электропривод содержит подключенный ко входу соответствующего регулятора датчик тока, подключенный к звену постоянного тока преобразователя датчик напряжения, сумматор, входы которого соединены с выходом датчика напряжения и через масштабирующий усилитель с выходом датчика тока, а выход через интегратор соединен с одним из входов компаратора, второй вход которого связан с выходом датчика тока через функциональный преобразователь, реализующий кривую намагничивания электродвигателя, выход компаратора подключен ко входам управления коммутацией фаз силового преобразователя и через блок определения скорости - ко входу соответствующего регулятора.
В этом электроприводе контур тока также имеет запаздывание на период ШИМ в реакции на изменение тока, что может привести к большим перерегули;;. рованиям в токе, особенно на начальном этапе пуска, когда значение ЭДС вращения мало. Уменьшение перерегулирования может быть достигнуто за счет увеличения частоты ШИМ, но это вызывает дополнительные потери в силовых ключах инвертора. Таким образом, быстродействие этого электропривода оказывается недостаточным.
вход блокировки ШИМ при бездатчиковом управлении вызывает новую проблему, заключающуюся в том, что работа релейного регулятора тока изменяет соотношение между заданной у и реальной у скважностью широтноимпульсного модулятора, т.е. Увых. шим  U , что требуется учитывать при вычислении сигнала на входе интегратора, включенного в цепь определения положения ротора, поскольку неучет этого фактора может привести к нарушению работы коммутатора из-за несовпадения заданного и реального углов коммутации фаз преобразователя.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности работы электропривода.
Задача решается за счет того, что в электропривод, содержащий блок задания и регулятор скорости, блок задания и регулятор тока, последовательно включенные широтно-импульсный модулятор, силовой преобразователь (вентильный коммутатор) и электродвигатель, а также датчик тока, соединенный со входом соответствующего регулятора, подключенный входом к звену постоянного тока преобразователя датчик напряжения сумматор, входы которого соединены с выходом датчика напряжения и через масштабируюший усилитель с выходом датчика тока, а выход через интегратор соединен с одним из входов компаратора, второй вход которого связан с выходом датчика тока через функциональный преобразователь, реализующий кривую намагничивания электродвигателя при заданном угле коммутации, выход компаратора подключен ко входам управления коммутацией фаз силового преобразователя и через блок определения скорости - ко входу соответствующего регулятора, согласно полезной модели, введен управляемый ключ, выход регулятора скорости подключен непосредственно ко входу изменения скважности широтно-импульсного модулятора, а выход регулятора тока, выполненного релейным, - ко входу блокировки широтно-импульсного модулятора и к управляюшему входу ключа, исполнительная цепь которого включена между выходом регулятора скорости и входом блока умножения.
Предложение поясняется чертежом, на котором показана схема предлагаемого электропривода.
V/
ные широтно-импульсный модулятор 5, силовой преобразователь 6 (вентильный коммутатор) и электродвигатель 7, а также датчик 8 тока, соединенный со входом соответствующего регулятора, подключенный к звену постоянного тока преобразователя датчик 9 напряжения, выход которого через первый блок 10 умножения соединен с первым входом сумматора 11, второй вход которого через масштабирующий усилитель 12 связан с датчиком 8 тока, а выход через интегратор 13 соединен с одним из входов компаратора 14, второй вход которого связан с выходом датчика 8 тока через функциональный преобразователь 15, реализующий кривую намагничивания электродвигателя при заданном угле коммутации, а выход компаратора 14 подключен ко входам управления коммутацией фаз силового преобразователя 6 и через блок 16 определения скорости ко входу регулятора 2 скорости, а также управляемый ключ 17, при этом выход регулятора 2 скорости подключен непосредственно ко входу изменения скважности щиротно-импульсного модулятора 5, а выход регулятора 4 тока, выполненного релейным, - ко входу блокировки щиротно-импульсного модулятора 5 и к управляющему входу управляемого ключа 17, исполнительная цепь которого включена между выходом регулятора 2 скорости и входом блока умножения 10. Блок 16 определения скорости может быть выполнен, например, в виде частотомера, определяющего частоту следования импульсов на выходе компаратора. Выход компаратора 14 подключен ко входу сброса интегратора 13. В качестве функционального преобразователя 15 в аналоговой системе электропривода может быть применен, в частности, функциональный преобразователь ПФ-1 АИ из стандартных элементов системы УБСР-АИ 5, при компьютерной системе управления он реализуется программным путем.
Работает предлагаемый электропривод следующим образом.
Сигнал задания на входе регулятора 2 скорости определяет значение напряжения на выходе силового преобразователя 6 и, тем самым, скорость электродвигателя 7. Сигнал задания на входе релейного регулятора 4 тока определяет уровень токоограничения (максимальное значение тока) в обмотках электродвигателя. Выходной сигнал регулятора 4 тока воздействует на вход блокировки широтно-импульсного модулятора 5 таким образом, что при наличии логической 1 на этом входе выходные сигналы ШИМ разрещены, а логический О обнуляет выходы и закрывает силовые ключи. В то же время, работа релейного
/
регулятора 4 тока нарушает соответствие между заданной у и реальной скважностью у . Исключить этот недостаток позволяет ключ 17, управляемый выходным сигналом регулятора 4 тока.
Таким образом, в электроприводе с релейным регулятором тока за счет учета не заданной, а реальной скважности ШИМ при вычислении текущего значения потокосцепления повышается надежность работы электропривода в зоне низких скоростей, на начальном этапе пуска и при перегрузках.
Список использованных источников
1.Miller T.J.E. Switched Reluctance Drive and Their Control. - Oxford: Magna Physics Publishing and Clarendon Press, 1993, c. 106.
2.Miller T.J.E. Switched Reluctance Drive and Their Control. - Oxford: Magna Physics Publishing and Clarendon Press, 1993, c. 100.
3.Arefeen M.S., DiRenzo M., Bierke S. DSP for Switched Reluctance Drives. PCIM Europe, 1998, No. 5, c. 276-280 - прототип
5. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А.Елисеева и А.В.Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - с. 122.
) i j///// ;,//v 5