Следящий вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является улучшение качества регулирования скорости в области низких частот и повышение помехоустойчивости . Следящий .вентильный электропривод содержит двухфазную синхронную машину (СМ) I, якорная обмотка к-рой подсоединена к выходам двухканального регулятора 4 скорости. На валу СМ I установлен фазовращатель 10, выходы к-рого подключены к управляющему 13 и опорному 14 входам импульсно-аналогового преобразователя (ИАП) 12 фазы. Выход ИАП 12 подключен ко входу блока 8 измерения скорости . ИАП 12 выполнен в виде последовательно соединенных узла 20 изменения знака, одновибратора 19, компаратора 18 и узла 17 выделения модуля. Вход узла 17 через дифференцирующий узел 21 подключен к узлу 20- Выход узла 20 соединен с одним входом узла 6 сравнения, другой вход к-рого подключен к выходу задатчика 7 скорости. Выход узла 6 через предварительный усилитепь 5 связан со входом регулятора 4 скорости , образованного объединенными входами блоков 22, 23 умножения. Вход и выход блока 17 подключены к двум другим входам регулятора 4, образованным в.ходами комнараторов 24, 25, выход каждого из к-рых соединен с другим входом одного из блоков 22, 23. Выходы блоков 22, 23 связаны с управляющими входами усилителей 2, 3. Блок измерения скорости обеспечивает информацию о среднем значении скорости, при этом наличие узла 20 приводит к новынению крутизны сигнала на выходе б,яока 8. После сравнения измеренного среднего значения скорости с заданным сигнал ошибки поступает на входы блоков 22, 23. На вторыевходы указанных блоков поступают сигналы с выходов компараторов 24, 25. Сформированные на выходах блоков 22, 23 сигналы, содержание первые гармоники, поступают в якорную обмотку. В устройстве обеспечивается плавное регулирование скорости вентильного электродвигателя. 6 ил. (О (Л ГчЭ со 00 со Раг.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 1 Н 02 P 6 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3840649/24-07 (22) 07.01.85 (46) 15.12.86. Бюл. № 46 (72) А. Г. Микеров и Т. В. Алябьева (53) 621.316.718/5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 327552, кл. Н 02 К 29/02, опублик. 1969.

Патент США № 4384242, кл. Н 02 P 5/40, 1981. (54) СЛЕДЯЩИЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является улучшение качества регулирования скорости в области низких частот и повышение помехоустойчивости. Следящий вентильный электропривод содержит двухфазную синхронную машину (СМ) 1, якорная обмотка к-рой подсоединена к выходам двухканального регулятора 4 скорости. На валу СМ 1 установлен фазовращатель 10, выходы к-рого подключены к управляющему 13 и опорному 14 входам импульсно-аналогового преобразователя (ИАП) 12 фазы. Выход ИАП 12 подключен ко входу блока 8 измерения скорости. ИАП 12 выполнен в виде последовательно соединенных узла 20 изменения знака, одновибратора 19, компаратора 18 и узла 17

„„SU„, 1277339 А1 выделения модуля. Вход узла 17 через дифференцирующий узел 21 подключен к узлу 20.

Выход узла 20 соединен с одним входом узла 6 сравнения, другой вход к-рого подключен к выходу задатчика 7 скорости. Выход узла 6 через предварительный усилитель 5 связан со входом регулятор" 4 скорости, образованного объединенными входами блоков 22, 23 умножения. Вход и выход блока 17 подключены к двум другим входам регулятора 4, образованным входами компараторов 24, 25, выход каждого из к-рых соединен с другим входом одного из блоков 22, 23. Выходы блоков 22, 23 связаны с управляющими входами усилителей 2, 3.

Блок измерения скорости обеспечивает информацию о среднем значении скорости, при этом наличие узла 20 приводит к повышению крутизны сигнала на выходе блока 8.

После сравнения измеренного среднего значения скорости с заданным сигнал ошибки поступает на входы блоков 22, 23. На вторыевходы указанных блоков поступают сигналы с выходов компараторов 24, 25. Сформированные на выходах блоков 22, 23 сигналы, содержащие первые гармоники, поступают в якорную обмотку. В устройстве обеспечивается плавное регулирование скорости вентильного электродвигателя. 6 ил.

1277339

Изобретение относится к электротехнике, в частности к тихоходным следящим электроприводам с вентильными электродвигателями.

Целью изобретения является улучшение качества регулирования скорости в области низких частот и повышение помехоустойчивости.

На фиг. 1 представлена функциональная схема следящего вентильного электропривода; на фиг. 2 — принципиальная схема блока измерения скорости; на фиг. 3 — принципиальная схема импульсно-аналогового преобразователя фазы в напряжение; на фиг. 4 — 6 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу следящего вентильного электропривода.

Следящий вентильный электропривод (фиг. 1) содержит двухфазную синхронную машину 1, якорная обмотка которой подключена к выходам двух усилителей 2 и 3 мощности, управляющие входы которых соединены с выходами двухканального регулятора 4 скорости с двумя опорными входами, управляющий вход которого соединен через предварительный усилитель 5 с выходом узла 6 сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчика 7 скорости, а второй подключен к выходу блока 8 измерения скорости, вход которого связан с одним выходом датчика 9 положения ротора, выполненного в виде фазовращателя 10, к входам которого подключен генератор 11 двухфазных напряжений, импульсно-аналоговый преобразователь 12 фазы в напряжение с управляющим 13 и опорным 14 входами, при этом блок 8 измерения скорости снабжен двумя дополнительными выходами 15 и 16 (фиг. 2) и выполнен в виде последовательно соединенных узла 17 выделения модуля, компаратора 18, одновибратора 19 и узла 20 изменения знака, второй вход которого соединен через дифференцирующий узел 21 с входом узла выделения модуля, а двухканальный регулятор 4 скорости выполнен в виде двух блоков 22 и 23 умножения, к первым входам которых подключены компараторы 24, 25, причем управляющий вход 13 у импульсно-аналогового преобразователя 12 фазы в напряжение подключен к выходу фазовращателя 10, опорный вход 14 соединен с выходом генератора 11 двухфазных напряжений, а выход соединен с входом узла 17 выделения модуля, к выходу и входу которого подключены входы компараторов 24 и 25 двухканального регулятора скорости.

Импульсно-аналоговый преобразователь

l2 выполнен на двух компараторах 26 и 27 (фиг. 3), выходы которых через дифференцирующие цепи, соответственно содержащие конденсаторы 28 и 29, резисторы 30 и 31 и встречно включенные диоды 32 и 33, обьединены на инвертирующем входе операционного усилителя 34, снабженного цепью

55 положительного обратной связи через резисторы 35 и 36, что придает этому операционному усилителю характеристики триггера Шмитта. В цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 34 введены два встречно включенных стабилитрона 37 и 38 для стабилизации выходного напряжения насыщения триггера Шмитта, выход которого соединен с фильтром нижних частот, например, на резисторе 39 и конденсаторе 40.

Узел 17 выделения модуля выполнен (фиг. 2) в виде двух подключенных к входу диодов 41, включенных встречно и соединенных через резисторы 42 и 43 соответственно с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя 44, имеющего резистор 45 между неинвертирующим входом и общей шиной, а также резистор 46 в цепи обратной связи. Компаратор 18 выполнен на операционном усилителе 47.

Узел 20 изменения знака содержит операционный усилитель 48 с единичным коэффициентом усиления, оба входа которого соединены с выходом дифференцирующего узла 21 через резисторы, а неинвертирующий вход соединен с общей шиной через ключ, выполненный на транзисторе 49, база которого подключена к выходу одновибратора 19.

Следящий вентильный электропривод работает следующим образом.

Генератор 11 двухфазных напряжений формирует на своих выходах опорные гармонические колебания U, и U„ подаваемые на входы фазовращателя 10 (фиг. 4 а, b).

С выхода фазовращателя 10 снимается напряжение U>o, фаза которого сдвинута относительно фазы входного напряжения на угол О, пропорциональный углу поворота ротора вентильного электродвигателя (фиг. 4 с, при t ) tp). Компараторы 26 и 27 (фиг. 3) формируют из гармонических колебаний U, и U o инверсные прямоугольные колебания U o и 1/ i (фиг. 4 d, е) . Проходя через дифференцирук>щие цепи на конденсаторах 28 и 30 и резисторах 31 и 32, эти колебания изменяют состояние операционного усилителя 34. При этом вследствие встречного включения диодов 32 и 33 изменяют состояние операционного усилителя, т. е. изменяют полярность напряжения 0з4 на его выходе (фиг. 6, f). Если до момента времени

3р фазовращатель 10 находится в нулевом положении (т. е. фаза 0 = О), то длительности положительных и отрицательных импульсов на выходе операционного усилителя 34 одинаковы Ti = Т (фиг. 6 f), поэтому среднее напряжение (/ равно нулю (фиг. 6 g). В момент времени to вентильный электродвигатель скачком поворачивается на некоторый угол ср, что приводит к сдвигу фаз на выходе фазовращателя на угол 8 (фиг. 6 с). Это сопровождается таким же сдвигом переднего фронта импульсов напряжения U p. Продолжительность положитель1277339 ных импульсов напряжения U;1 увеличивается, а отрицательных — сокращается (фиг. 6f), что приводит к изменению напряжения UI) на величину, пропорциональную сдвигу фаз. 5

При вращении вентильного электродвигателя это напряжение имеет вид линейно растущего напряжения (фиг. 5 а), которое в моменты времени ii, 4, t3 и т. д., соотве1ствующие прохождению угла О сдвига фаз через 360, изменяет свое значение с +А! до — А) . При этом время перехода т<) (определяемое постоянной времени фильтра нижних частот преобразователя 12) постоянно и не зависит от скорости вращения.

Проходя через дифференцирующее узел

21, напряжение Г) преобразуется в сигнал / 1 (фиг. 5 b).

Одновременно сигнал Ui поступает в узел 7 выделения модуля, в котором направление включения диодов выбрано таким образом, что при положительном значении входного напряжения сигнал подается на неинвертирующий вход операционного усилителя 44 (фиг. 2), а при отрицательном— на инвертирующий вход, в результате чего выходное напряжение узла 17 имеет вид, представленный на фиг. 5 с. Проходя через компаратор 18, это напряжение преобразуется в последов òåëüíîñòü импульсов Ь i (фиг. 5 d), причем напряжение срабатывания /1<3 компаратора 18 подбираешься близ- ЗО ким максимальному значению U„i с тем, чтобы длительность т первого отрицательного импульса была достаточно малой: т ((T.

Длительность T отрицательных импульсов

HB выходе одновибратора 19 (фиг. 5 е) постоянна и выбирается из того условия, что 35 длительность импульса т) гарантированно перекрывает время T<). В течение времени т< одновибратор 19 не реагирует на появление каких-либо импульсов напряжения Ila его неинвертирующем входе.

Отрицательный импульс напряжения U i) поступает на базу транзистора 49 узла 20 изменения знака (фиг. 3). Если r!pe i!Io,i0жить, что транзистор 49 открывается напряжением отрицательной полярности, то 4g при положительном напряжении на выходе одновибратора !9 операционный усилитель 48 работает в неннвертирующсм режиме, и напряжение на его выходе соответствует входному напряжению U (фиг. 6, /) .

При отрицательной полярности напряжения транзистор 49 открыт, операционный усилитель 48 работает в инвертиру!ощем режиме, и напряжение на его выходе имеет обрагный знак по сравнению с напряжением < 1!.

Фильтр нижних частот на выходе Операционного усилителя 48 выделяет ср«..1нее значение напряжения U;, равное

Ь « — — K

Таким образом, блок 8 измерения clinрости осуществляет измерение среднего значения скорости . При этом узел 20 изменения знака не только обеспечивает работоспособность устройства прп наличии резкого падения величины напряжения Ui с А! до — А), но и повышает крутизну сигнала на выходе блока 8 измерения скорости.

Выходное напряжение блока 8 измерения скорости сравнивается в узле 6 сравнения с напряжением уставки скорости, выработанном задатчиком 7 скорости, в результате чего формируется сигнал ошибки е, который после прохождения через предварительный усилитель 5 поступает на входы блоков 22 и 23 умножения регулятора скорости. На другие входы блоков 22 и 23 умножения поступают сигналы соответственно с выходов компараторов 24 и 25. При вращении ротора вентильного электродвигателя напряжение на выходе преобразователя 2 изменяется

iio линейно возрастающему закону (фиг. 6 а), и сигнал с выхода узла 17 выделения модуля имеет впд, показанный на фиг. 6, b. Порог срабатывания компгратора 24 определяется напряжением + U„-. Порог срабатывания компаратора 25 равен нулю. Напряжение с) ..1 и U ;, с выходов компараторов 24 и 25 (фиг. 6 C, d) поступают на входы блоков 22 и 23 умножения. Таким образом, блоки 22 и 23 осуществляют Операцию умножения входного напряжения U;, на знак напрH?Kc нпй U u U.;, «выходов компараторов 24 и 2;).

Первые гармоники этих напряжений ()юказаны штриховой линией на фиг. 6, 1, g) после усиления в усилителях 2 и 3 мо<цности прикладываются к якорной обмотке двухфазной синхронной машины 1.

Таким образом обеспечивается плавное регулирование скорости вентильного электродвигателя, пропорциональной напряжению задатчика скорости и улучшается качество регулирования в области низких частот; кроме того, повышается помехоустойчивость.

Фор.).ц.!а 11зобр<"тсн<1я

Следящий вентильный электропривод, содержащий двухфазну<о синхроннук)»aliiIIпу, якорная обмотка которой подключена к выходам двух усн.штелей мощности, управляюц<ие входы которых «OCTI<íåIIû «Rllходами двухка1 ального регулятора «êîðî«TII с дв<х!я опорнымп входами, управляющий !!ход которого соединен через предварител!НЫй У«ИЛИтЕЛь С ВЫХОДОМ УЗЛа «РаВНЕНИЯ, п«Р!3ый вхОд кот0130ГО «Оединен « I)blxo;U)%1

3а,!1! 1 <и к!3 «коро«TII, а втОрОй по I I<1 10 !«13 к вы о;!у Олока измерения скоро«ти, вход

КОТОРОГО «ВЯЗ<) II <. ОДII и М !ЗЫ. 0 ГОМ .1 IIТЧII К,1

l I 01 п Æ « I 1 È Я 1) 0 T O l) 11, Я Ы П О, Н «и Н О ГО 13 I < I I Q

277339

17 фазовращателя, к входам которого подключен генератор двухфазных напряжений, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества регулирования скорости в области низких частот и повышения помехоустойчивости, в него дополнительно введен импульсно-аналоговый преобразователь фазы в напряжение с управляющим и опорным входами, блок измерения скорости снабжен двумя дополнительными выходами и выполнен в виде последовательно соединенных узла выделения модуля, компаратора, одновибратора и узла изменения знака, второй вход которого соединен через дифференцирующий узел с входом узла выделения модуля, а двухканальный регулятор скорости выполнен в виде двух блоков умножения, к первым входам которых подключены компараторы, при этом управляющий вход импульсноо-а налогового и реобразователя фазы в напряжение подключен к выходу фазовращателя, опорный вход соединен с выходом генератора дву хфазных напряжений, а выход соединен с входом узла выделения модуля, к входу и выходу которого, являющимися дополнительными выходами блока измерения скорости, подключены входы компараторов двухканального регулятора скорости, а выход узла изменения знака соединен с вторым входом узла сравнения.

1277339

Ь) с) /2 а) / г

e) д) Риг. 4

Ur

Ur

А1 а) //2 ь) c)

U2

d) //а

Риг.5

Риг. о

Ur ï с)

0rg

d)

Ur

e) -А

//17

//лг ь) U«

1/5 е)

U22

f) /д

e) Составитель М. Сон

Редактор Л. Повхан Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Заказ 6675/54 Тираж 63i Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4