Anticipačný systém regulácie pre elektrický motor a anticipačný spôsob regulácie pre elektrický motor použitý na cyklické záťaže

Je ešte 12 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Anticipačný systém regulácie pre elektrický motor a anticipačný spôsob regulácie pre elektrický motor použitý na cyklické záťaže0001 Tento vynález sa týka systému špeciálne navrhnutého na reguláciu elektrických motorov s perrnanentným magnetom bezuhlíkového lichobežníkového typu na jednosmerný prúd, so zámerom optimalizácie efektívnosti spotreby elektrickej energie pri pohone cyklických záťaži, ako napríklad v chladiacich systémoch.0002 Okrem toho tento vynález poskytuje spôsob regulácie pre motory tohto druhu, ktorý sa využíva v nárokovanom systéme.Popis doterajšieho stavu techniky0003 Motory s permanentným magnetom bezuhlíkového typu na jednosmerný prúd sú čoraz populámejšie v aplikáciách, ktoré si vyžadujú nízke náklady a vysoké výkonnostné charakteristiky. Motory bezuhlíkového typu na jednosmemý prúd sú podobne motorom na jednosmemý prúd konštruovaným obrátene, kde sa nachádzajú permanentne magnety na rotore. V motoroch na jednosmemý prúd sa dosahuje obrátenie prúdu prepínačom auhlíkmi, vprípade bezuhlíkových motorov na jednosmerný prúd sa prúd otáča výkonovými meničmi, ktoré vybudzujú cievky statora. 0004 Na dosiahnutie maximálneho krútiaceho momentu a najvyššej účinnosti v spotrebe energie je potrebné synchronizovať prúd s indukovaným napätím vo fázach motora. To je možné dosiahnuť pomocou senzorov prepojených s hriadeľom motora alebo sledovaním indukovaného napätia alebo prúdu vo fázach motora. Senzory prepojené shriadeľom motora majú nevýhodu vtom, že do konštrukcie motora pridávajú ďalšie prvky, čím sa značne zvyšujú konečné náklady riešenia. Okrem toho obmedzenia priestoru a prostredia samotného týkajúce sa motora môžu spôsobiť nemožnosť využitia týchto typov senzorov. Preto predstavuje použitie meračov napätia alebo prúdu vo väčšine prípadov najlepšie riešenie.0005 Patent US 6922027 popisuje metódu, ktorá využíva merač napätia tvorený sieťou porovnávačov napätia, kondenzátorov a odporov. Výstup z porovnávačov je privedený do mikroprocesora, ktorý stanoví komutačné momenty budenia motora. Ikeď riešenie využíva mikroprocesor, vyžaduje si použitie mnohých vonkajších komponentov.0006 ANDRICH a kol. používa metódu, v rámci ktorej sú znázomené tri fázy motora, vyjadrené matematicky, a následne navzájom porovnané za účelom stanovenia komutačných momentov motora. Výhodami tejto metódy je eliminovanie obdobných obvodov na stanovenie polohy motora,flexibilita úprav merača podľa mechanickej konštrukcie motora, nižšia citlivosť na parametrické odchýlky komponentov a možnost kalíbrovania okruhu, 0007 Bezuhlíkové motory na jednosmemý prúd je možné použit na pohon kompresorov v chladiacich systémoch. Tento typ aplikácie spĺňa podmienky cyklickej záťaže definované v rozsahu tohto vynálezu. Cieľom použitia tohto typu motora v chladiacich systémoch je kolísanie chladiaceho výkonu systému, ktorý je možné regulovať úpravou prietoku chladiaceho média. Rýchlosť prúdenia chladiaceho média je následne priamo úmerná priememej rýchlostí motora. Preto by malo byť hlavnou špecifikáciou regulátora riadenie priemernej rýchlosti otáčania.0008 Chod kompresora je možné rozdeliť do dvoch prevádzkových cyklov fáza nasávania a fáza stláčania. Nasávanie prebieha na začiatku každého cyklu a je charakterizované stiahnutím piestu vo valci. Počas tohto procesu sa valec plní chladiacou tekutinou. Následne začne cyklus stláčania, kedy piest sa pohybuje vopačnom smere. Počas tejto fázy sa stláča chladiaca tekutina vnútri valca. Stláčaníe chladiacej tekutiny vyžaduje oveľa vyšší krútiaci moment ako je priememý krútiacimoment v rámci úplného mechanického cyklu. Vzhľadom na to, že toto správanie sa opakuje v rámci každého mechanického cyklu, je možné vidieť v kolísaní krútiaceho momentu počas chodu motora cyklícké správanie.0009 Kolísanie krútiaceho momentu vrámci mechanického cyklu spôsobuje kolísanie rýchlosti motora, pričom rýchlosť motora počas cyklu stláčania klesá. Vo všeobecnosti vrámci regulácie neexistuje kompenzácia, ktorá by upravila okamžitú rýchlosť motora v rámci mechanického cyklu,aby sa kompenzovala rýchlosť počas fázy stláčania. Regulátory vyvinuté pre pohon kompresorov predpokladajú, že pre chladiace systémy je dôležité ovládanie priemerného prietoku chladiacej tekutiny, ktorý je v podstate definovaný priememou rýchlosťou otáčania.0010 Jednoduchá regulácia priememej rýchlosti motora môže však predstavovať deformácie priebehu krivky prúdu kvôli kolísaniu rýchlosti otáčania počas cyklov nasávania a stláčania. Táto deformácia priebehu krivky prúdu je neželená, pretože znižuje účinnosť spotreby elektrickej energie kvôli zníženiu účinníka motora.0011 Vzhľadom na cyklus stláčania sa napríklad znižuje amplitúda indukovaného napätia v motore kvôli zníženiu rýchlosti spôsobenej zvýšeným krútiacom momentom. Konvenčné regulatory neupravujú priememé napätie privádzané do motora a z tohto dôvodu sa zvyšuje rozdiel v napäťovom potenciáli cievok motora, ktorý je definovaný ako rozdiel medzi napätím privádzaným meničom a indukovaným napätím motora. Zvýšenie rozdielu v napäťovom potenciáli cievok motora následne spôsobuje zvýšenie prúdu počas fázy stláčania. Rovnakým spôsobom prúd počas cyklu nasávania klesá kvôli zmenšeniu amplitúdy indukovaného napätia v motore.0012 Prúd v motore sa teda zvyšuje počas cyklu stláčania a znižuje počas cyklu nasávania. Toto správanie je presne opačné správaniu indukovaného napätia, ktoré sa počas cyklu stláčania znižuje a počas cyklu nasávania zvyšuje. Toto opačné správanie medzi napätím a prúdom má vplyv na účinník motora, ktorý sa znižuje, keďže priebeh krivky prúdu je rozdielny ako priebeh krivky indukovaného napätia.0013 Cieľom tohto vynálezu je zlepšiť účinník bezuhlíkových motorov na jednosmerný prúd využivaných na pohon cyklických záťaži, a to pomocou úpravy priebehu krivky prúdu privádzaného do motora. Táto úprava priebehu krivky prúdu je potrebná kvôli kolísaniu indukovaného napätia motora vyplývajúceho z kolísania rýchlosti v rámci mechanického cyklu.0014 Úpravy priebehu krivky prúdu sú založené na informácií z predchádzajúcich cyklov,vzhľadom na skutočnosť, že štandardný priebeh krivky krútiaceho momentu, rýchlosti a indukovaného napätia v motore by sa mal pri prevádzke v cyklických záťažíach len málo líšiť medzi jednotlivými mechanickými cyklami. Navrhovaný spôsob regulácie využíva tieto cyklícké charakteristiky záťaže na predpovedanie úprav vnapätí privádzanom do motora. Ako keby tento spôsob regulácie dokázal predvídať záťaž motora a predpovedať dopad týchto odchýlok na motor. Takže regulácia je schopná predvídať úpravy potrebné v napätí privádzanom do motora na základe tohto predpokladaného správania.0015 Ciele tohto vynálezu sú dosiahnuté poskytnutím anticipačného systému a spôsobu regulácie pre elektrické motory využívané na cyklícké záťaže, predmetný systém obsahuje elektrický motor,pozostávajúci z prinajmenšom elektronickej riadiacej jednotky, prinajmenšom elektronickej napájacej jednotky, prinajmenšom elektrického zariadenia na sledovanie polohy, pričom elektrický motor je elektricky poháňaný elektronickou napájacou jednotkou, elektronická napájacia jednotka je elektricky riadená elektronickou riadiacou jednotkou, systém obsahuje regulátor priemernej rýchlosti a zariadenie na sledovanie polohy elektrického motora, obe implementované prostredníctvom elektronickej riadiacej jednotky, regulátor priemernej rýchlosti sleduje priememú rýchlosťelektrického motora, zariadenie na sledovanie polohy sleduje aukladá okamžité rýchlosti V každej polohe elektrického motora a odhaduje pre každú polohu okamžitú regulačnú rýchlosť elektrického motora, elektronická kontrolná jednotka počíta na základe sledovanej priemernej rýchlosti priemerné napätie, elektronická napájacia jednotka elektricky vybudzuje elektrický motor prostredníctvom hodnoty regulačného napätia, táto hodnota regulačného napätia sa vypočíta vynásobením priememého napätia výsledkom delenia okamžitej rýchlosti a priemernej rýchlosti.0016 Ako bolo uvedené, ciele tohto vynálezu sa ďalej dosahujú poskytnutím spôsobu anticipačnej regulácie pre elektrický motor, pričom predmetný spôsob pozostáva z nasledovných krokovi) vypočítanie priemernej rýchlosti elektrického motora, ii) vypočitanie priemerného napätia na základe priememej rýchlosti z predchádzajúceho kroku,iíi) sledovanie okamžitej rýchlosti v každej polohe elektrického motora, iv) uloženie jednej alebo viacerých hodnôt okamžitej rýchlosti vypočítaných v predchádzajúcom kroku, v) odhadnutie regulačnej okamžitej rýchlosti elektrického motora pre každú polohu elektrického motora, vi) elektrické budenie elektrického motora pomocou hodnoty regulačného napätia, pričom táto hodnota regulačného napätia sa vypočíta vynásobením priemerného napätia výsledkom delenia regulačnej okamžitej rýchlosti a priemernej rýchlosti.0017 Za účelom dosiahnutia úprav V priebehu krivky prúdu predmetný spôsob regulácie sleduje aukladá okamžité rýchlosti v každej polohe motora. Ako bolo popísané vyššie, spôsob regulácie potom upraví napätie privádzané do motora vynásobením priemerného napätia, ktoré bolo predtým definované reguláciou rýchlosti, výsledkom delenia okamžitej rýchlosti a priemernej rýchlosti. Informácia ookamžitej rýchlosti použitá vtomto výpočte pochádza zpredchádzajúceho cyklu motora, takže regulátor je schopný predvídat správanie motora, Oprava vykonaná vnapätí privádzanom do motora popisaným spôsobom dokáže upravit priebeh krivky prúdu, takže je podobný priebehu krivky indukovanćho napätia.0018 Tento patent taktiež zdôrazňuje, že uskutočnenie akejkoľvek zmeny prúdu vznikne pozmenením okamžitého napätia privedeného do motora, bez zmeny priememého napätia vypočítaného sieťou regulácie rýchlosti.Súhrnný popis obrázkov na výkresoch0019 Tento vynález bude popísaný sodkazom na priložené obrázky poskytnuté na účely vysvetlenia podstaty vynálezu, kdeObrázok 1 (a) predstavuje blokovú schému budiaceho systému motora s permanentným magnetom bezuhlíkového typu na jednosmerný prúd, trojfázového so 4 pólmi,s lichobežnikovým napätím na úrovní 120 ° elektrických stupňov. Schéma obsahuje usmerňovač,kapacitný filter, trojfázový menič, charakterizovaný súborom spínačov, motor s permanentným magnetom, merač napätia a riadiacu jednotku. V obrázku l (b) sú znázomené charakteristiky priebehu krivky budenia elektrického motoraObrázok 2 znázorňuje blokový diagram budenia elektrického motora pomocou regulátora priememej rýchlosti. Proces riadenia tohto riešenia je založený na sledovaní priemernej rýchlosti motoraObrázok 3 (a) znázorňuje priebeh kriviek índukovaného napätia EA a priememého napätie FA v jednej z fáz motora pri konštantnej záťaži vyvíjanej na hriadeľ motora. V tomto istom prípade znázorňuje obrázok 3 (b) priebeh krivky prúdu motoraObrázky 4 (a) a 4 (c) podrobne opisujú rozdiel medzi napätím privedeným do motora FA a indukovaným napätím EA v rôznych momentoch mechanického cyklu. Ďalej obrázky 4 (b) a 4(d) znázorňujú príslušné výsledné prúdy V motoreObrázok 5 znázorňuje prúd v troch fázach motora vyplývajúci zo spôsobu regulácie priememej rýchlosti V prípade konštantnej záťaže. Prúdy troch fáz majú rovnaký priebeh krivky v rámci mechanického cykluObrázok 6 znázorňuje charakteristický priebeh cyklickej záťaže vyvíjanej na motor budený regulátorom priemernej rýchlostiObrázok 7 (a) znázorňuje priebeh krivky índukovaného napätia EA a napätia privádzaného do motora FA. Obrázok 7 (b) znázorňuje priebeh krivky výsledného prúdu v motore. Kolísanie índukovaného napätia EA je priamym dôsledkom kolísania rýchlosti motora v rámci mechanického cykluObrázok 8 (a) podrobne znázorňuje rozdiel medzi napätím privedeným do motora FA a indukovaným napätím EA počas momentu maximálnej rýchlosti. Obrázok 8 (b) znázorňuje výsledný prúd počas momentu maximálnej rýchlosti. Obrázok 8 (c) podrobne znázorňuje rozdiel medzi napätím privedeným do motora FA a indukovaným napätím EA počas momentu minimálnej rýchlosti. Obrázok 8 (d) znázorňuje výsledný prúd počas momentu minimálnej rýchlostiObrázok 9 znázorňuje prúd v troch fázach motora vyplývajúci zo spôsobu regulácie priemernej rýchlosti v prípade cyklickej záťažeObrázok 10 znázorňuje blokový diagram spôsobu regulácie na zlepšenie účinníka motora. Obrázok ll (a) znázorňuje priebeh krivky índukovaného napätia EA a napätia privádzaného do motora FA opraveného navrhovaným systémom a spôsobom regulácie. Obrázok 11 (b) znázorňuje priebeh krivky výsledného prúdu V motoreObrázok 12 (a) podrobne znázorňuje napätie privádzané do motora FA opravené navrhovaným spôsobom regulácie a indukované napätie EA počas momentu maximálnej rýchlosti. Obrázok 12(b) znázorňuje výsledný prúd počas momentu maximálnej rýchlosti. Obrázok 12 (c) podrobne znázorňuje napätie privedené do motora FA opravene navrhovaným spôsobom regulácie aindukované napätie EA počas momentu minimálnej rýchlosti. Obrázok 12 (d) znázorňuje výsledný prúd počas momentu minimálnej rýchlostiObrázok 13 znázorňuje prúd vtroch fázach motora opravený spôsobom regulácie, ktorý je predmetom tohto vynálezuObrázok 14 znázorňuje priememú rýchlosť v každej polohe získanú meračom rýchlosti, spolu so skutočnou rýchlosťou motora, podľa tohto vynálezuObrázok 15 znázorňuje existujúce oneskorenie v meraní rýchlosti, charakterizované rozdielom medzi skutočnou rýchlosťou arýchlosťou nameranou komutačnými momentmi podľa tohto vynálezu aObrázok 16 znázorňuje uchovávanie okamžitej rýchlosti vkaždej polohe motora, ako je uvedené V blokovom diagrame regulácie podľa tohto vynálezu.Podrobný popis obrázkov na výkresoch0020 Obrázok l (a) znázorňuje základné usporiadanie riadiacej schémy a obrázok l (b) ideálne priebehy kriviek existujúce v budení elektrického motora 10, v tomto prípade motora s perrnanentným magnetom bezuhlíkového typu na jednosmerný prúd s tromi fázami a štyrmi pólmi

MPK / Značky

MPK: H02P 23/00

Značky: anticipačný, elektricky, cyklické, záťaže, systém, motor, použitý, regulácie, spôsob

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/20-e16465-anticipacny-system-regulacie-pre-elektricky-motor-a-anticipacny-sposob-regulacie-pre-elektricky-motor-pouzity-na-cyklicke-zataze.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Anticipačný systém regulácie pre elektrický motor a anticipačný spôsob regulácie pre elektrický motor použitý na cyklické záťaže</a>

Podobne patenty