Устройство для калибровки вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение точности и производитель-. ноити процесса калибровки. Вентильньш электропривод содержит синхронную машину (см) с фазными обмотками 7,8, подключенными через регуляторы токов 5,6 к выходам схемы 4 формирования фазных токов. На валу СМ 1 установлены датчик 2 угол-код и датчик 3 момента. Выход датчика 2 подключен к одному входу схемы (С) 5 сравнеiii ,Fij(a)sLns (&,да у IZ ния и цифровому входу схемы 4. Аналоговый вход схемы 4 подключен к выходу у1-1ножающего цифроаналогового преобра: ователя (3 ЦАП) 1 1 . Аналоговые входы УДАЛ 11 и аналого-цифрового преобразователя I2 соединены с блоком 9 задания управляющего сигнала вентильного электропривода, Выход блока 13 задания подклюген к другому входу С 5 и к первым га-адресным входам программатора (П) 14, включающего постоянно запоминающее устройство 18. Выход С 15 через управляемый генератор )6 импульсов, реверсивный счетчик 17 связан с цифровым входом УПАЛ 1 и информационным входом П 14. Вторые п-адресные входы Л 14 подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 12. В вентильном электроприводе в режиме калибровки происходит отработка заданного угла d поворота выходного вала СМ. 1 при постоянном входном управляющем сигнггле U д и постоянном моменте нагрузки М, . не зависящем от угла поворота вала. 1 ил. ю О5 О1 оо о с

Союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

«Ц Т«

i ! ьи% ." -:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3964337/24-07 (22) 08.07.85 (46) 07.12.87.Бюл. № 45 (72) В.Б.Никулин, Ю.M.Беленький, В.Н.Князев, А.В.Скоромников и В.В.Чирва (53) 62.83:621.313.333.072.9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 881.545, кл.G OIL 3/22, 1 979.

Авторское свидетельство СССР

¹- 653713, кл. Н 02 P 8/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ РВНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности и производитель-. ности процесса калибровки. Вентильный электропривод содержит синхронную машину (СМ) с фазными обмотками

7,8, подключенными через регуляторы токов 5,6 к выходам схемы 4 формирования фазных токов. На валу СМ установлены датчик 2 угол-кад и датчик

3 момента. Выход датчика 2 подключен к одному входу схемы (С) !5 сравне(д!) 4 Н 02 Р 6/02, 8/00

YHH и цифровому входу схемы 4. Аналоговый вход схемы 4 подключен к выходу умнажаюшег о цифроаналогового преобрааователя (УЦАП) 1. Аналоговые входы УЦАЛ 11 и ""налога-цифрового преобразователя !2 соединены с блоком 19 задания управляющего сигнала вентильнаго электрапривода. Выход блока 13 задания подключен к другому входу С 15 и к первым m †адресным в <одам программатора (П ) 14, включающего постоянно запоминаюцее устройство 18. Выхоц С 15 через управляемый генератор !6 импульсов, реверсивный счетчик !7 связан с цифровым входом УПАЛ 11 и информационным входом П 14. Вторые и-адресные входы П !4 подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 12, В вентильном электроприваде в режиме калибровки происходит отработка заданного угла g. поворота выходного вала СМ 1 при настоянном входном управляюшем сигнале Ц „и постоянном моменте нагрузки М,. не зависяшем от угла поворота вала; ил.

1358060

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводам с вентильным электродвигателем, и может быть использовано при построении систем управления с повышенными требованиями к постоянству вращающего момента исполнительного двигателя.

Цель изобретения — повышение точности калибровки за счет уменьшения пульсаций вращающего момента вентильного электродвигателя в широком диапазоне режимов его работы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для калибровки вентильного электродвигателя.

На выходном валу синхронной машины 1 установлены датчик 2 угол-код и датчик 3 момента. Выход датчика

2 угол-код соединен с цифровыми вхо- дами блока 4 формирования фазных токов вентильного двигателя. Первый и второй входы блока 4 формирования фазных токов соединены соответственно с первым входом первого 5 и первым входом второго 6 регуляторов тока в фазах синхронной машины 1. Ток первой 7 и второй 8 фазных обмоток синхронной машины 1 измеряются соответственно первым 9 и вторым 10 датчиками тока, выходы которых подключены к вторым входам соответственно первого регулятора 5 тока и второго регулятора 6 тока. В общем случае число выходов блока 4 формирования фазных токов и число регуляторов тока и датчиков тока соответствует числу фазных обмоток синхронной машины 1.

Кроме того, устройство содержит умножающий цифроаналоговый преобразователь 11, аналого-цифровой преобразователь 12, блок 13 задания угла поворота, программатор 14, схему 15 сравнения, управляемый генератор 16 импульсов, реверсивный счетчик .17, а программатор 14 содержит постоянное запоминающее устройство 18.

Выход блока 19 управления соеди нен с аналоговым входом умножающего цифроаналогового преобразователя ll выход которого подключен к аналогово" му управляющему входу блока 4 Формирования фазных токов и на вход аналого-цифрового преобразователя 12.

Выход блока 13 задания угла соединен с первыми m-адресными входами

"ра 14

5

55 программатора 14, на другие п-адресные входы которого подается выходной сигнал аналого-цифрового преобразова теля 12, и с первым входом схемы 15 сравнения, второй вход которой подключен к выходу датчика 2 угол-код.

Первый выход схемы 15 сравнения соединен с входом управляемого генератора 16 импульсов, а второй выход схемы 15 сравнения подключен к управляющему входу программатора 14. Первый и второй входы управляемого генератора 16 импульсов соединены соответственно с суммирующим и вычитающьм входами реверсивного счетчика 17, цифровой выход которого соединен с цифровым входом умножающего цифроаналогового преобразователя 11 и информационными входами программатоВ программаторе 14 находится постоянное запоминающее устройство 18, первые m адресных входов которого подключены к первым m, а другие п адресных входов — к друг м и адресным входам программатора 14. Инфор мационные входы программатора 14 соединены с информационными выходами постоянного запоминаюшего устройства 18 так, чтобы осуществлять его программирование.

Устройство для калибровки пред" ставляет собой цифровую следящую систему, в которой выходной вал вентильного двигателя отслеживает заданный угол поворота М,, поступающий с блока 13 задания угла, при постоянном входном управляющем сигнале Бв„ и постоянном моменте нагрузки М„, не зависящем от угла поворота вала.

Так как Мн = const, то очевидно, что и вентильный двигатель в процессе слежения за заданным углом м должнен развивать постоянный вращающий момент.

Калибровка вентильного двигателя заключается в определении корректирующей Функции F (Й), где 8 — двоичный эквивалент угла поворота вала М, получаемый на выходе реверсивногo с счетчика 17 и учитывающий неицеальности реальной электрической машины и ее схемы управления, при умножении на которую входного управляющего сигнала вентильного двигателя Б в происходит компенсация пульсаций вращающего момента на всем углу поворота вала при любоМ Бв„. Функция

1358050

F„-(||ь) с помощью программатора !4 записывается в постоянное запоминающее устройство 18.

Устройство для калибровки вентильного электродвигателя работает сле5 дующим образом.

С помощью датчика 3 момента на валу синхронной машины 1 создается нагрузки М„, соответствующий среднему моменту, развиваемому !О вентильным двигателем при поступлении на его управляющий вход (аналоговый вход умножающего цифроаналогового преобразователя 11) входного управляющего сигнала U „,который f5 поступает также на вход аналого-цифрового преобразователя 12. В качестве датчика момента может использоваться, например, шкив с грузом.

С выхода аналого-цифрового преоб- 20 разователя 12, осуществляющего пре— образование U „ в двоичный код U, сигнал поступает на и адресных входов программатора 14, в котором подключается к и адресным входам постоянного запоминающего устройства 18.

Блэк !3 задания угла задает положение выходного вала вентильнаго двигателя М, . Сигнал в двоичном коде ы. поступает на т адресных вха.— 30 о дов программатора 14, где подключается к m адресным входам постоянного запоминающего устройства 18, а также на первый вход схемы 15 сравнения, которая производит сравнение за- 35 данного угла поворота вала вентиль— ного двигателя о7,и его действительного значения Й, поступающего на второй вход схемы 15 сравнения с выхода датчика 2 угол-код. 40

Сигнал рассогласования, соответствующий разности заданного и о действительнога М положения выходно45 го валя вентильнаго двигателя, с первого вьгхада схемы 15 сравнения поступает на вход управляемага о генератора 16 импульсов, первый и второй выходы которого подключены

50 соответственно к суммирующему и вычктающему входам реверсивного счетчика 17. Управляемый генератор 16 импульсов вырабатывает импульсный сигнал с частотой, зависящей от величины сигнала рассогласования, и в зависимости ат его знака направляет их на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 17,,, При поступлении импульсов с выхода управляемого генератора 16 импульсов на суммирующий клк вычитающкй входы реверсивного счетчика

17 меняется кад на ега цифровом вы— ходе. За счет изменения кода на выходе реверсивного счетчика !7, посту лающего на цифровой вход умножающего цифроаналогового преобразователя 11, производящего умножение постоянного управляющего вхадногo сигнала вентильнаго двигателя 11 на величину, пропорциональную значению двоичного кода на ега цифровом входе, происходит изменение его выходного сигнала.

Сигнал с выхадя реверсивного счетчика 17 поступает .также на информационнь е входы программатора !4, где определяет значзнис када, записы-ваемого .в постоянное запоминающее устройство 18 па адресу, определяемому информацией, поступающей на

m- и п-адресные входы.

Сигнал с выхода умножающего цкфра яналоговога преобразователя 11 поступает на управляющий вход блока 4 формирования фазных токов, который производит преобразагяние дваичнага кода, поступающего с вьг .ада датчика

2 угол-кад, в цвухфазную систему гармонических сигналов и умножение их на сигнал поступающий яа аняла говый вход с выхода умножающего цифроаналогового преобразователя 1!.

Операции преобразования и умножения в схеме управления блока 4 формирования фазных токов когут осуществляться, например, с помощью пастаяннага запоминающего устройства и управляющего цифроаналогового пресбрязавятеля. !

Сигналы с первого и второго выходов блока 4 формирования такал падаются соответственно а первые входы первого 5 и второго 5 регуляторов тока, катарь е обеспечивают изменение токов в первой 7 и второй 8 фазных обмотках синхронной машины 1. Сигналы обратной связи па току снимаются с первого 9 и второго 10 датчиков тока и подаются на втарь е входы соответственно регуляторов 5 и 6 тока.

Изменение токов в фязных обмотках синхронной машины 1 приводит к изменению угла поворота вала вентильнага двигателя р, чта в сваю очередь приводит к измененкю выходного код=

1358060 датчика угол-код и уменьшению сигнала рассогласования на выходе схемы 15 сравнения.

После установки вала вентильного двигателя в заданное положение, т.е. после того, как угол поворота вала М стал равен заданному значению el,, на втором выходе схемы 15 сравнения вырабатывается сигнал равенства углов, который поступает на управляющий вход программатора 14. По этому сигналу программатор.)4 осуществляет программирование постоянного запоминающего устройства 18 кодом F„-(g), установившемся на выходе реверсивного счетчика 17, по адресу, определяемому заданным углом поворота М. (первые m адресных входов и двоичным эквивалентом U входного управляющего сигнала вентильного двигателя

U „(другие и адресных входов).

Таким образом, в устройстве для калибровки вентильного электродвигателя происходит отработка заданного угла поворота выходного вала при о постоянном входном управляющем сигнале двигателя U ц„ и постоянном моменте нагрузки И„ = const не зависящем от угла поворота вала. Установка вала двигателя в заданное положение осуществляется за счет изменения состояния выходных цифровых цепей реверсивного счетчика 17 и подбора на его выходе кодовой комбинации, при умножении на которую входного управ" ляющего сигнала U „ и дальнейшей его обработкой в схеме формирования токов осуществляется компенсация влияния пульсаций вращающего момента на равновесное состояние рассматриваемой системы и удержание выходного вала вентильного двигателя в заданном положении.

При изменении заданного угла поворота вала вентильного двигателя от 0 до 2Т рад в процессе калибровки осуществляется программирование постоянного запоминающего устройства

18 массивом значений F-() при заданЦ ных Ues и Mö.

Так как характер и величина пульсаций вращающего момента вентильного двигателя могут изменяться при изменении величины управляющего входного сигнала Us,то калибровку

Ьх проводят при нескольких значениях

U „è соответствующих им моментах нагрузки Мц. Постоянное запоминающее устройство 18 при каждом новом изменении U „ программируется новым массивом кодовых комбинаций F (oc) .

После окончания калибровки умножающего цифроаналогового преобразователя 11, аналого-цифрового преобра эователя 12 запрограммированное с помощью программатора 14 постоянное

10 запоминающее устройство 18 включается в схему управления вентильного электродвигателя.

Входной управляющий сигнал U „.поступает на вход аналого-цифрового

15 преобразователя 12 и аналоговый вход умножающего цифроаналогового преобразователя 11, выход которого подключается к аналоговому входу схемы 4 формирования фазных токов. Первые

2p m адресных входов постоянного запоми" нающего устройства подключаются к выходу датчика 2 угол-код, другие и адресных входов постоянного запоминающего устройства 18 подключаются

25 к выходу аналого-цифрового преобразователя !2, а информационные выходы постоянного запоминающего устройства 18 соединяются с цифровыми входами управляющего цифроаналоговorо преЗО образователя 11 .

Компенсация пульсаций вращающего момента вентильного двигателя осуществляется практически в Иобом режиме его работы, который определяется величиной и характером изменения входного управляющего сигнала U „ .

Выбор значения корректирующей функ. ции из постоянного запоминающего устройства 18 определяется величи40 ной U „ и углом поворота вала вентильного двигателя, а компенсация пульсаций осуществляется в контуре регулирования фазных токов .

45 Таким образом, в процессе калибровки с помощью предлагаемого устройства с требуемой точностью можно осуществить компенсацию пульсаций вращающего момента вентильного двига50 теля во всем диапазоне изменения входных сигналов. Точность компенсации задается числом разрядов датчика 2 угол-код, аналого-цифрового преобразователя 12 и числом адресных

55 входов постоянного запоминающего устройства 18, определяющих дискретность компенсации пульсаций момента по углу поворота вала и величине входного управляющего сигнала Б „, 1358060

Со с тав ит ель В. Ta pac ов

Редактор H. Тупица Техред М.Дидье Корректор В.Бутяга

Заказ 6006/55 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьйий

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,- г. Ужгород, ул. П, оектная, ч а также числом выходных разрядов реверсивного счетчика 17, числом цифровых вкодов умножающего цифроаналогового преобразователя 11 и числом

5 информационных шин постоянного запоминающего устройства 18, определяющих точность калибровки вентильного двигателя.

Формула из обретения

Устройство для калибровки вентильного электродвигателя, выполненного на базе синхронной машины с датчиком угол-код и датчиком момента на валу, содержащее блок формирования фазных токов, выходы которого через регуляторь1 фазных токов предназначены для подключения к фазным обмотKBM синхронной машины, psTBHKH то- 2О ков синхронной машины, выходами подключенные к вторым входам регуляторов фазных токов, блок задания угла поворота, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, блок 2б управления, отличающееся тем, что, с целью повышения.точности калибровки за счет уменьшения пульсаций вращающего момента, введены управляемый генератор импульсов, реверсивный счетчик, умножающий цифроаналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, програмйатор, при этом вход управляемого генератора импульсов соединен с первым выходом схемы сравнения, а два его выхода соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого подключен к цифровому входу умножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с блоком управления и входом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход программатора соединен с вторым выходом схемы сравнения, первые m адресных входов программатора соединены с выходом эадатчика угла поворота, другие и адресных входов программатора соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, а информационные входы программатора соединены с выходом реверсивного счетчика, выход умножающего цифроаналогового преобразователя соединен с входом блока формирования фазных токов,