切换电机的绕组的方法技术

本发明专利技术涉及电气工程领域，特别涉及用于控制电机的系统。采用下述切换方法的技术结果是通过从电机的绕组中发生的瞬态过程中回收能量来提高电机的运行效率。所要求保护的用于切换电机的绕组的方法包括，在电机运行期间，当绕组两端的相电压在超过其最大值之后开始下降的时刻，所有功率相电路瞬间中断。功率相电路中断脉冲的角度大小直接取决于流过所述功率相电路的电流的大小。率相电路的电流的大小。率相电路的电流的大小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】切换电机的绕组的方法


[0001]本专利技术涉及电机控制系统方面的电气工程领域。

技术介绍

[0002]有一种包含开关二极管的电子开关(授权证书SU224584)，其包括在桥式电路中；多极脉冲发生器连接到电桥的一个对角线，开关信号源连接到另一个，其特征在于，为了提高切换的准确性并减少切换电压的负载中的直接通过，切换电压由无线电脉冲发生器施加，其载波频率比切换信号的频率高n倍，并且附加的二极管桥在相反方向上并联连接。
[0003]所描述的换向器的运行方法不适合于切换电机的电源电路。
[0004]此外，还有一种受控电子开关(专利RU2628129)，其特征在于它包含：晶体管VT1上的阈值放大器，该阈值放大器具有程序可变的测量分流电阻器R
‑
s，连接在阈值放大器的晶体管的基极和发射极之间的电路中，其中晶体管的发射极和分流电阻器R
‑
s的第一上输出是该装置的输入；在场效应晶体管VT3上组织的电源开关，其源极连接到VT1的基极端子和阈值放大器的分流电阻器R
‑
s的第二端子，其中该装置的输出是晶体管VT3的漏极，晶体管VT3的栅极连接到电阻分压器R4、R5和二极管VD1的阴极，并且中间点连接到控制功率晶体管VT3的栅极；由晶体管VT2和由C1、R1、R2组成的分压器组成的启动组件节点，其控制输入是控制输入芯片D1的下端子，晶体管VT2的发射极连接到下电源电压，集电极连接到电阻器R3的下端子和芯片D2的上通道的上输入端子，而分压器C1和R2的外部端子连接到电源电压电路；组织在芯片D2上的触发器，其中，上通道的输入连接到电阻器R3的下端子和晶体管VT2的集电极，上通道的下输入端子连接到第二通道的上输入端子，并且第二通道的下输入端子连接到电源电压的低电平，第一通道的上输出端连接到电源电压的高电平，第一通道的下输出端子连接到晶体管VT1的集电极、电阻器R3的上端子和二极管VD1的阳极，第二通道的两个输出端子都连接到外部控制计算机的输入；以及由控制输入芯片D1组成的控制装置，该控制输入芯片的下输出端子连接到电阻器R5的下端子，并且上输出端子连接到电源电压的低电平。
[0005]所描述的开关只有一个切换臂，因此仅适用于实现直流电源断开电路和保护负载断开。
[0006]在换向器运行期间，电机的绕组中会出现与其电感有关的现象，这些现象会影响整个电机的运行。这些被称为瞬态响应或自感EMF，只出现在动力学中。在低速和低负载下，它们的影响是微不足道的，对转子的运动几乎没有阻力，但随着速度的增加，它们的影响越来越大，导致克服它们的巨大功率成本。在换向器运行期间在电机端子处产生的EMF能量通常在并联连接到电机绕组的RC电路或反激二极管中耗散，并且不用于提高电机的效率。
[0007]下面描述的切换方法的技术结果是通过恢复电机绕组的瞬态响应能量来提高电机的效率。
附图说明
[0008]附图如下：
[0009]图1
‑
断路器运行的矢量图；
[0010]图2
‑
切换方法的示意图；
[0011]图中标出了以下元件的位置：
[0012]1–
低通滤波器，用于去除电子开关产生的开关噪音频谱以及在PWM调节器的频率下发送信号；
[0013]2–
微分器，用于确定相电压矢量的反向转矩；
[0014]3–
在OR元件逻辑中运行的相位微分器脉冲加法器；
[0015]4–
电流放大器；
[0016]5–
具有可调持续时间的单振荡器中断脉冲整形器；
[0017]6–
电机的功率相电路的断路器开关；
[0018]7–
二极管桥式整流器；
[0019]8–
平滑电容器；
[0020]9–
电机控制器的电源开关；
[0021]10
–
系列生产电机的标准控制器(换向器、控制器、驱动器、变频器、集电刷单元等)
[0022]11
–
电流测量分流器；
[0023]12
–
电池组；
[0024]13
–
电机。
具体实施方式
[0025]现代无刷电机采用电子控制器(绕组换向器或变频器)来运行。在换向器运行期间，当电机加载时，在电压矢量从矢量图的第四象限过渡到第一象限或从第二象限过渡到第三象限期间(图1)，在电机绕组的电路中的PWM控制器运行期间，出现微秒电流脉冲，其幅度比最大运行值高出几倍。这些电流脉冲会烧坏电子开关的功率晶体管的晶体，这会缩短控制器10(图2)的使用寿命，并可能导致其早期故障。随着速度的增加，瞬态响应的频率和速度增加，其幅度和强度也随之增加。这些过程的物理效应以脉冲性质的反作用力的形式表现出来，为了克服这种反作用力，来自电机的电源的能量被消耗掉。
[0026]为了避免瞬态电流脉冲对切换元件的影响，每当电压矢量穿过矢量图的横坐标轴时，即当电压矢量的符号从“+”变为
“‑”
或从
“‑”
变为“+”时，即绕组中的相电压在通过最大值后开始下降的时刻，就有必要对绕组进行“放电”。为此，有必要切断电机的绕组电路达一定时间t(图1)，该时间等于瞬态响应的前半周期的持续时间。这个时间通常在几微秒到几百微秒的范围内，并且取决于中断电流的大小。中断脉冲持续时间t的角度值(图1)可以在0到10度的范围内，并取决于电机的绕组中流动的电流的量。在该时间期间，在绕组端子处发射自感EMF，其可以比电源电压高很多倍。
[0027]让我们以一个装置为例来考虑所要求保护的方法的实施方案，该装置用于补充系列生产的控制器(图2中的元件10)的功能，以控制同步电机的运行。辅助装置的工作原理如下。微分元件2通过低通滤波器1连接到控制器10的相位输出，在输出电压的频谱中突出矢量符号的变化时刻，即当电压开始增加时的时刻，或者相反当电压开始下降时的时刻。此
时，在微分元件2的输出处形成微秒脉冲，该微秒脉冲被施加到相位脉冲加法器3。加法器通过OR逻辑从所有相位通道收集脉冲，并形成触发脉冲，上述触发脉冲被路由到单稳态多谐振荡器——单振荡器5。单振荡器沿着脉冲的前沿开始，并且在每个到达的脉冲打开断路器的电源开关6达时间t，该时间t取决于流过电流测量分流器11的电流的值。来自电流测量分流器的信号由直流放大器4放大并进入单振荡器5的电路，从而控制电机13的电源电路的中断时间。当控制器10的电源电路A、B和C被中断时，自感电流发射由电机13的绕组产生，通过整流桥7的二极管和电源开关9对电池12充电。
[0028]为了避免对电子开关6的晶体管的过电压损坏，有必要减小EMF的涌入电压的幅度。为此，电容器8并联连接到电机的输出，并且用于无功功率补偿。电容器容量由分路绕组的有功电阻值和瞬态响应前半周期的有效时间来计算。电容器的工作电压被选择为比电机的工作电压高两到三倍。自感脉冲的能量进入电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种切换电机的绕组的方法，其特征在于，包括：中断所述电机的所有功率相电路达一定时间，所述时间等于所述电机的所述绕组中的瞬态脉冲的前半周期的持续时间。2.根据权利要求1所述的切换电机的绕组的方法，其特征在于，中断所述电机的功率相电路的所述持续时间由来自电流测量元件的信号值确定。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：拉古廷，
申请(专利权)人：谢尔盖，
类型：发明
国别省市：