196537. lajstromszámú szabadalom • Fluxusról vezérelt gyújtásvezérlő egység inverteres táplálású váltakozóáramú gépekhez
3 196537 4 A találmány tárgyát képező gyújtásvezérló egység alkalmas arra a célra, hogy a szimmetrikus váltakozóáramú gépet tápláló inverter vezérelhető félvezető elemeit a gép fluxusainak nullaátmeneteihez képest tetszőleges, de előirt gyújtásszöggel gyújtsa. A gyújtásvezérlő egységgel egyszerűen megvalósítható valamilyen konkrét szempont alapján kiválasztott optimális gyújtásszögre való szabályozás, de megvalósítható vele a jó dinamikus tulajdonságokkal rendelkező - állandó rotor fluxust tartó - mezóorientált (field-oriented) szabályozás is anélkül, hogy a gép mennyiségeire koordináta transzformációt kellene alkalmazni. A mezóorientált szabályozások legutóbbi és legátfogóbb ismertetése a .Control in Power Electronics and Electrical Drives' témakörben tartott 3-ik IFAC Sympoziumon hangzott el, 1983-ban Lausane-ban. Az előadás anyaga a .Tutorial Session and Survey Papers' c. részben található meg .Váltakozóáramú gépek vezérlése mikroelektronika segítségével' cimen (35-38. o.) Az ott ismertetett kapcsolások koordináta transzformációkat alkalmaznak a gép mágnesező áramaira - ami alapvető eltérés a jelenlegi találmányhoz képest - és ami egyben bonyolulttá és költségessé teszi ezt a megoldást. Ezen kívül az inverter gyújtási pillanatait nem közvetlenül a gép fluxusainak és a vezérlőjelnek az öszszehasonlitásával szabja meg. A találmányhoz legközelebb álló megoldás leírása az 1982-ben Budapesten tartott .International Conference on Electrical Machines ' c. konferencia anyagéban található meg .Áraminverterröl táplált aszinkron motoros hajtás dinamikus tulajdonságai és struktúrája' címmel (Part 1, 199-202. o.). Az ott közölt megoldás sem alkalmaz koordináta transzformációt, és közvetlenül hasonlítja össze a gép fluxusait a vezérlőjellel. Nagyon lényeges eltérés azonban, hogy a vezérlőjel képzése más. A vezérlőjel képzése azért nagyon fontos kérdés, mert a munkaponttól függően a gép fluxusainak frekvenciája és esetleg amplitúdója széles határok között változhat, és ezért nem könnyű olyan jelet előállítani, amely valamennyi frekvencián (illetve munkapontban) a kívánt gyújtásszöget állítja be. Az idézett cikk szerzője az összefüggéseket használta fel a vezérlőjel képzésére. (Itt Y b a gép rotorfluxusénak abszolútértéke, i*s a gép éllórészének abszolútértéke i’s* és i*sy az állórészéram derékszögű összetevői, K egy konstans, Ui a gyújtásvezérlő áramkör vezérlőfeszültsége). Ennek egyik hibája, hogy analóg áramkörű megvalósítás esetén az Uj vezérlőfeszültség képzése három szorzóáramkört, egy osztóáramkört és egy gyókvonó-áramkört igényel, ezek a nagypontosságú analóg áramkörök pedig költségesek. Mikroprocesszoros megvalósítás esetén pedig nem áll elegendő idő rendelkezésre a sok művelet elvégzéséhez, kielégítő mintavételi frekvenciát feltételezve. Mindkét áramköri megvalósítás közös fogyatékossága - ami az elvéből fakad - hogy az áramköri pontatlanságok és a két görbe (a vezérlöfeszültség és a vezérléshez felhasznált fluxusok időfüggvényei) lapos metszése miatt egyre pontatlanabbul állíthatók be a 60°-nál nagyobb gyújtáskésleltetési szögek, vagy tranziensek alatt esetleg nem is metszi egymás a két görbe, ezért kimaradhatnak gyújtások. A találmányunkkal ellentétben ez a megoldás csak állandó fluxusú szabályozáshoz használható, nem alkalmas egyéb szempontok által megállapított optimális gyújtásszögre való szabályozáshoz. Ugyancsak rokon megoldásnak számít a .Y’BKM Közlemények* 1981. évi 9. szamában (23-33. o) megjelent .Áraminverteres aszinkron motoros hajtások' c. cikkben szereplő kapcsolás. A cikkbeli gyújtásvezérlő egység nem közvetlenül a gép fluxusait hasonlítja össze a vezérlőjellel, hanem a kapocsfeszültség integráljának nullátmeneteitól indít egy-egy lineáris jelet, amelynek kezdeti értékei függnek a vezérlőjeltől, meredekségei a frekvenciával arányosak, és ezen lineáris jelek nullátmeneteinél ad ki az egység egy-egy gyújtóimpulzust. Ennek a megoldásnak az az egyik hátrányos tulajdonsága, hogy feleslegesen nagy holtidővel adja ki a gyújtásimpulzusokat, azok fázishelyzete korábbi viszonyokat tükröz, ami különösen gyors változások (pl. indítás) alatt lehet szembetűnő. Szélsőséges esetben ez hibás gyújtási sorrendet is okozhat, amikor is a már elindított lineáris jelek, és a megváltozott helyzetnek megfelelő lineáris jelek (és gyújtóimpulzusok is) keveredhetnek. Tovább rontja a hajtás dinamikus tulajdonságait, hogy a gyújtásvezérlő egységben és a szögmódositáshoz is f/U átalakítót használ, amelyek kimenetén feltétlenül szükség van szűrésre. Az J udt használata miatt kis frekvenciákon az állórész ellenállásának melegedése következtében a szögmódositás hőfokfüggő kompenzálására lenne szükség. A szögmódositás pontosságát megkérdőjelezi az is, hogy annak számítása alapharmónikus mennyiségekre van alapozva, ugyanakkor az ott szereplő Y s, iiRi és iiL' mennyiségek erősen eltérnek a szinuszos idófüggvényektól. (IttYs a gép sztátor fluxusa, ii az állórészáram alapharmónikusa, Rí az állórész ohmos ellenállása, L‘ pedig az állórész tranziens induktivitása). Előnye a cikkben szereplő megoldásnak viszont, hogy nem igényel olyan áramváltókat, melyeknek kis frekvencián is kell üzemelniük. Az elmondottakból az is következik, hogy a vezérlőjel 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
