190285. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés áramirányítós szinkron motor optimális üzemállapotának biztosítására
1 2 190 285 hez kötött, melynek kimenete impulzus erősítőn (8) keresztül a gépoldali áramirányító (1) gyújtásához kötött. A találmány tárgya kapcsolási elrendezés áramirányítós szinkron motor olyan optimális üzemállapotának biztosítására, amelynél normál üzemben a szinkron motor mindig a lehető legjobb coscp-vel és a névleges fluxussal üzemel, indítási üzemben pedig a lehető legnagyobb indító nyomatékot szolgáltatja. Az áramirányítós szinkron motoros hajtásokban, továbbiakban ASZM hajtásokban a szinkron motort általában tirisztoros áramirányító, az úgynevezett gépoldali áramirányító táplálja. Normál üzemben a gépoldali áramirányító tirisztorainak kommutálását a szinkron motor indukált feszültsége biztosítja. A tirisztorok gyújtásának az időpontját úgy kell megválasztani, hogy a kommutáló tirisztorra a kommutáció befejeződése után még egy „kíméleti ideig” záró feszültség jusson. A „kíméled időnek” hosszabbnak kel lennie, mint a tirisztorok feléledési ideje. Ez a feltétel határozza meg az elérhető minimális inverter tartalékot és igy az elérhető legjobb costp-t. A szinkron motor fluxusa nemcsak a gerjesztésétől, hanem a motor állórész áramának a forgórészre gyakorolt visszahatásától is függ. Induláskor, vagy alacsony fordulatszámon a szinkron motor indukált feszültsége kicsi a kommutáció biztosításához. Ilyenkor a leggyakoribb megoldás az, hogy minden kommutáció előtt az áramot valamilyen külső segédeszközzel megszüntetik és a gépoldali áramirányító kommutációja árammentes állapotban megy végbe. Maximális nyomatékot akkor kapunk, ha a motor fluxus- és áram vektora közt 90°-ot biztosítunk. A szakirodalomban sokféle megoldás ismeretes az ASZM hajtások vezérlésére. A legegyszerűbb megoldás az úgynevezett tengelyről vett vezérlés. Ilyenkor a motor forgórészére szerelt helyzetadó vezérli a gépoldali áramirányító gyújtását. így a gyújtás mindig egy adott forgórész helyzetben következik be. Ez a vezérlési elv indítási üzemben igen kedvező, nagy indító nyomatékot biztosít, de normál üzemben, különösen kis terhelések esetén igen rossz cos<p-t és így rossz hatásfokot is eredményez. Ennek az oka, hogy ez a vezérlési elv a terheléstől erősen függő inverter tartalékot eredményez. Kis terhelés esetén nagy lesz az inverter tartalék, nagy terhelés esetén kicsi. Minimális inverter tartalék biztosítható adaptív szabályozásai. Erre az etz Archiv, 1979 évfolyam H.5 157...160. oldalán található példa. Itt érzékelik a tirisztorra jutó zárófeszültség idejét és nagyságát és egy adaptív szabályozás a gépoldali áramirányítót úgy szabályozza, hogy a hajtás mindig az aktuális terhelésnek megfelelő minimális inverter tartalékkal üzemeljen. Szokásos megoldás még az úgynevezett fluxusra történő vezérlés is. Ilyenkor a fázisfeszültségeket és ritkábban a fázisáramokat is figyelembe véve, kiszámítják a motor fluxusát és a gépoldali áramirányítót úgy vezérlik, hogy egy adott fázis tirisztora mindig akkor kapjon gyújtóimpulzust, amikor az ahhoz a fázishoz tartozó fluxus pillanatértéke eler egy adott értéket. Az Elektrotechnika 71. évfolyam 1978.4-5. szám 162... 167. oldalon ismertetett megoldás ezt a módszert továbbfejleszti úgy, hogy a légrés fluxus helyett egy a motor áramának függvényében módosított úgynevezett fiktív fluxust használ. Ilyenkor jó közelítéssel biztosítható a minimális inverter tartalékra történő vezérlés. Az adaptív szabályozás ipari alkalmazás számára meglehetősen bonyolult és a tirisztorokra jutó feszültség érzékelését igényli. Ugyancsak pótlólagos érzékelők szükségesek a fluxusra történő vezérlés esetében is. Sem az adaptív szabályozás, sem a fluxusra történő vezérlés nem alkalmas arra, hogy induláskor, illetőleg alacsony fordulatszámon kielégítő megoldást adjon. Ilyenkor ugyanis a motor indukált feszültsége kicsi, illetőleg nulla és így például a fluxus számítás nagyon pontatlan. Ezért az ipari felhasználásra kerülő hajtásoknál ez idáig ál- 20 tálában vagy tengelyről vett vezérlést alkalmaztak, vagy pedig alacsony fordulatszámon tengelyről vett vezérlést, magasabb fordulatszámon pedig fluxusra történő vezérlést. Ilyen megoldást alkalmaz például a Jeumont-Schneider az ASZM hajtásainál. A kétféle vezérlési elv felhasználása pótlólagos érzékelőket igényel és bonyolultabbá teszi a hajtást. A találmány célja az ismert vezérlési elvek hátrányainak kiküszöbölése és olyan kapcsolási elrendezés kialakítása, amely viszonylag egyszerű eszközökkel, pótlólagos érzékelők felhasználása nélkül, 3 egyféle vezérlési elvet felhasználva biztosítja az ASZM hajtás optimális üzemét minden üzemállapotban. Ezt oly módon teszi, hogy a gépoldali áramirányító gyújtásszögét - a tengelyről vett vezérlés gyújtásszögéhez képest - a terhelő áramfüggvényében adott függvénykapcsolat szerint módosítja. A gyújtásszög módosítással egyidejűleg a gerjesztő áram nagyságát is módosítja egy előre megadott függvénykapcsolat szerint. ^ Felismertük ugyanis, hogy a terhelő áram függvényében megadható olyan függvénykapcsolat, amellyel a tengelyről vett vezérlésből adódó gyújtásszöget és a gerjesztést módosítva az ASZM hajtás közelítőleg optimális munkapontban üzemel. 45 A találmány tárgya tehát kapcsolási elrendezés áramirányítós szinkron motor optimális üzemállapotának biztosítására, amely kapcsolási elrendezés fojtótekercshez csatlakozó gépoldali áramirányítót és ehhez csatlakozó forgórész szöghelyzet adóval 50 rendelkező szinkron motort és a szinkron motor gerjesztő tekercsét tápláló áramszabályozással rendelkező gerjesztő egységet tartalmaz. A találmány egy jellemző kiviteli alakja szerint a gerjeztő egység gerjeztő áram alapjel bemenettel 55 rendelkezik, melyhez első függvénygenerátor kimenete kötött és ennek bemenetéhez a fojtótekercsen átfolyó Id egyenárammal arányos i áramjel csatlakozik és az első függvénygenerátor bemenete A/D váltó bemenetével összekötött, melynek kimenete 60 második függvénygenerátor bemenetével összekötött és a második függvénygenerátor kimenete első összeadó első bemenetével összekötött, az első összeadó második bemenete pedig üzemmód meghatározó gyújtásszög alapjel kimenetével van 65 2
