Способ перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя

Способ перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, и, в частности, к способу регулирования скорости, применимого к системам вентильного реактивного электродвигателя с множеством фаз и множеством топологических структур.

Уровень техники

Вентильный реактивный электродвигатель имеет простую и устойчивую конструкцию, высокую надежность и прочность, большой пусковой момент и широкий диапазон регулирования скорости, и сохраняет высокую эффективность в большом диапазоне рабочей частоты вращения и крутящего момента, но в нем, как правило, используют различные режимы управления на участках низкой и высокой скорости. В нем используют управление током прерывателя на участке низкой скорости и управление угловым положением на участке высокой скорости. При постоянной нагрузке, для того, чтобы обеспечить плавное переключение между двумя режимами управления, может быть использован метод проб и ошибок для определения угла включения и угла выключения вентильного реактивного электродвигателя в момент переключения. Однако, при изменении нагрузки, два режима управления имеют различные углы включения и углы выключения вентильного реактивного электродвигателя в момент переключения. Неправильное переключение угла включения и угла выключения вызывает колебание крутящего момента или скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя и приводит к тому, что система регулирования скорости вентильного реактивного электродвигателя не может работать стабильно. Обеспечение автоматического переключения и плавной связи между этими двумя режимами управления и устранение дребезга при переключении является одним из важных направлений для технологического прорыва в современных системах вентильного реактивного электродвигателя.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа для перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, в том числе в области низкой, средней и высокой скорости вращения для решения проблем, имеющихся в уровне техники, и реализация автоматического переключения и плавной связи между управлением токовым прерывателем и управлением угловым положением.

В способе перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, согласно настоящему изобретению, используют систему управления, состоящую из регулятора скорости вращения, контроллера токового прерывателя, контроллера углового положения, счетчика прерывателя, селектора сравнения и двух устанавливаемых регистров констант, включающих Up_const и Down_const. Пороговое значение тока i_ref прерывателя, угол θ_on включения и угол θ_off выключения основного выключателя преобразователя питания регулируют посредством регулятора скорости. Счетчиком прерывателя подсчитывают количество прерываний тока для каждого электрического периода. Селектором сравнения выбирают контроллер прерывателя тока или контроллер углового положения. В двух устанавливаемых регистрах констант постоянное значение Up_const, установленное с помощью регистра констант, больше, чем постоянное значение Down_const, установленное регистром констант. Значение счетчика прерывателя сравнивают с постоянным значением Up_const, установленным регистром констант, и постоянным значением Down_const, установленным регистром констант.

На этапе ускорения вентильного реактивного электродвигателя, когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости увеличивают пороговое значение тока прерывателя для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя;

на этапе замедления вентильного реактивного электродвигателя, когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения, установленного регистром констант Down_const, и меньше постоянного значения, установленного регистром констант Up_const, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости уменьшают пороговое значение тока прерывателя для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, или больше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя;

когда вентильный реактивный электродвигатель переходит на этап работы с постоянной скоростью, контроллером, выбранным селектором сравнения, является контроллер, используемый в момент, предшествующий переходу вентильного реактивного электродвигателя на этап работы с постоянной скоростью. Тип контроллера оставляют неизменным.

Положительный эффект

Настоящее изобретение обеспечивает работу с регулируемой скоростью систем вентильного реактивного электродвигателя со множеством фаз и множеством топологических структур в широком диапазоне скоростей вращения, в том числе с низкой, средней и высокой скоростями. Оно обеспечивает автоматическое переключение и плавную связь между управлением токовым прерывателем и управлением угловым положением на трех этапах: низкой скорости вращения, средней скорости вращения и высокой скорости вращения, а также во время работы при ускорении, замедлении или постоянной скорости при отсутствии влияния на работу изменения нагрузки. Переключение угла включения и угла выключения не будет вызывать колебания крутящего момента или скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя. Система вентильного реактивного электродвигателя работает стабильно и имеет высокую практическую ценность в инженерных областях.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1 представлена блок-схема системы управления, предложенной в соответствии с настоящим изобретением;

На ФИГ. 2 представлено схематическое изображение, которое иллюстрирует, как настоящее изобретение автоматически делит диапазон регулирования скорости на три этапа: низкой, средней и высокой скорости вращения.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения далее описаны со ссылками на прилагаемые чертежи.

Как показано на ФИГ. 1, согласно способу перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, обеспечиваемым в соответствие с настоящим изобретением, используют систему для перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя. Система состоит из регулятора скорости, контроллера токового прерывателя, контроллера углового положения, счетчика прерывателя, селектора сравнения и двух устанавливаемых регистров констант, а именно Up_const и Down_const. Пороговое значение i_ref тока прерывателя, угол θ_on включения и угол θ_off выключения основного выключателя преобразователя мощности регулируют посредством регулятора скорости. Счетчиком прерывателя подсчитывают количество прерываний тока для каждого электрического периода. Селектором сравнения выбирают контроллер прерывателя тока или контроллер углового положения. В двух устанавливаемых регистрах констант постоянное значение Up_const, установленное с помощью регистра констант, больше, чем постоянное значение Down_const, установленное регистром констант. Значение счетчика прерывателя сравнивают с постоянным значением Up_const, установленным регистром констант, и постоянным значением Down_const, установленным регистром констант. Заданную скорость n_ref вращения регулируют следующим образом:

а) На этапе ускорения вентильный реактивный электродвигатель ускоряется от низкой скорости вращения до высокой скорости вращения. Когда вентильный реактивный электродвигатель работает на скорости, ниже базовой, противоэлектродвижущая сила мала. Когда применяется управление токовым прерывателем, временные промежутки прерывания велики; когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости увеличивают пороговое значение тока прерывателя для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; если значение счетчика прерывателя снова больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант после того, как значение угла включения было сдвинуто вперед, селектор сравнения снова переключают на контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости увеличивают пороговое значение тока прерывателя для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; если значение счетчика прерывателя снова меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектор сравнения снова переключают на контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя. Когда вентильный реактивный электродвигатель работает на высокой скорости, противоэлектродвижущая сила велика, ток не достигает порога прерывания, значение счетчика прерывателя все время меньше величины константы Down_const, установленной регистром констант, селектором сравнения всегда выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для того, чтобы повысить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя.

б) На этапе замедления вентильный реактивный электродвигатель замедляется от высокой скорости вращения до низкой скорости вращения. Когда вентильный реактивный электродвигатель работает с высокой скоростью, противоэлектродвижущая сила велика, ток не достигает порога прерывания, значение счетчика прерывателя всегда меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя. С уменьшением скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя, противоэлектродвижущая сила уменьшается, и значение счетчика прерывателя постепенно увеличивается; когда значение счетчика прерывателя становится больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, и меньше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости уменьшают порог токового прерывателя для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя. После этого временные промежутки прерывания и значение счетчика прерывателя постепенно увеличивают. Когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; вместе со сдвигом назад значения угла включения значение счетчика прерывателя становится меньше, чем постоянное значение Up_const, установленное регистром констант, но больше, чем постоянное значение Down_const, установленное регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости уменьшают порог токового прерывателя для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; если значение счетчика прерывателя меньше, чем постоянное значение Down_const, установленное регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; если значение счетчика прерывателя больше, чем постоянное значение Up_const, установленное регистром констант, селектором сравнения также выбирают контроллер углового положения, и регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя; после того, как скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя становится ниже базовой скорости, селектором сравнения будут все время выбирать контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости будут уменьшать порог токового прерывателя для того, чтобы снизить скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя;

в) Во время этапа работы на постоянной скорости, контроллером, выбранным селектором сравнения, является контроллер, используемый в момент, предшествующий переходу вентильного реактивного электродвигателя на этап работы с постоянной скоростью. Тип контроллера оставляют неизменным. Регулятором скорости регулируют порог токового прерывания или значение угла включения, и поддерживают постоянную скорость вращения вентильного реактивного электродвигателя.

Как показано на ФИГ. 2, согласно способу перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя автоматически делят диапазон регулирования скорости вентильного реактивного электродвигателя на три этапа: низкой, средней и высокой скорости вращения. На участке низкой скорости вращения, ниже базовой скорости, применяют контроллер токового прерывателя; на участке средней скорости вращения применяют контроллер токового прерывателя и контроллер углового положения для перекрестного управления; на участке высокой скорости применяют контроллер углового положения. Способ обеспечивает автоматическое переключение и плавную связь между управлением токовым прерывателем и управлением угловым положением на трех этапах: низкой скорости вращения, средней скорости вращения и высокой скорости вращения, а также во время работы при ускорении, замедлении или постоянной скорости без влияния на работу изменения нагрузки. Переключение угла включения и угла выключения не будет вызывать колебания крутящего момента или скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя. Вентильный реактивный электродвигатель работает стабильно.

Способ перекрестного управления в широком диапазоне скоростью вентильного реактивного электродвигателя, содержащего систему управления, состоящую из регулятора скорости, контроллера токового прерывателя, контроллера углового положения, счетчика прерывателя, селектора сравнения и двух устанавливаемых регистров констант, включающих Up_const и Down_const, характеризующийся тем, что порог i_ref токового прерывания, угол θ_on включения и угол θ_off выключения основного выключателя преобразователя мощности регулируют посредством регулятора скорости; счетчиком прерывателя подсчитывают количество прерываний тока для каждого электрического периода; селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя или контроллер углового положения; для двух устанавливаемых регистров констант величина константы Up_const, установленной регистром констант, больше, чем величина константы Down_const, установленной регистром констант; значение счетчика прерывателя сравнивают с величиной константы Up_const, установленной регистром констант, и величиной константы Down_const, установленной регистром констант;

на этапе ускорения вентильного реактивного электродвигателя, когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости увеличивают пороговое значение тока прерывателя для повышения скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают вперед значение угла включения для повышения скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя;

на этапе замедления вентильного реактивного электродвигателя,

когда значение счетчика прерывателя больше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, и меньше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер токового прерывателя, и регулятором скорости уменьшают пороговое значение тока прерывателя для снижения скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя; когда значение счетчика прерывателя меньше постоянного значения Down_const, установленного регистром констант, или больше постоянного значения Up_const, установленного регистром констант, селектором сравнения выбирают контроллер углового положения, а регулятором скорости сдвигают назад значение угла включения для снижения скорости вращения вентильного реактивного электродвигателя;

когда вентильный реактивный электродвигатель переходит на этап работы с постоянной скоростью, контроллером, выбранным селектором сравнения, является контроллер, используемый в момент, предшествующий переходу вентильного реактивного электродвигателя на этап работы с постоянной скоростью; тип контроллера оставляют неизменным.