Устройство для калибровки вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является расширение функциональньЕХ возможностей путем обеспечения калибровки вентильного электродвигателя, выполненного на базе синхронной машины как с зубцовым, так и беззубцовым статорами. Устройство для калибровки вентильного электродвигателя , вьтолненного на базе синхронной машины 1 с датчиком 2 угол-код и датчиком 3 момента на валу, содержит блок 4 формирования фазных токов , выходы которого через регуляторы фазных токов 5, 6 предназначены для подключения к фазным обмоткам 7, 8 синхронной машины 1. Выход блока задания ,угла поворота 9 соединен с S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ду 4 H 02 P 6/02

Д» с, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

» БЖк»,»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4207586/24-07 (22) 11.02 ° 87 (46) 15.08,88 . Бюл, № 30 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.Б.Никулин (53) 621.313.13.014.2:621:382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 653713, кл, Н 02 P 8/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1358060, кл. Н 02 P 6/02, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения являет„„Я0„„1417155 А1 ся расширение функциональных воэможностей путем обеспечения калибровки вентильного электродвигателя, выполненного на базе синхронной машины как с зубцовым, так и безэубцовым статорами. Устройство для калибровки вентильного электродвигателя, выполненного на базе синхронной машины 1 с датчиком 2 угол-код и датчиком 3 момента на валу, содержит блок 4 фор»ирования фазных токов, выходы которого через регуляторы фаз ных токов 5 6 пр една значены для подключения к фазным обмоткам 7, 8 счнхронной машины 1. Выход блока задания, угла поворота 9 соединен с

14171 первым входом схемы сравнения 10 и

m адресными входами программатора

15. Устройство для калибровки содержит также управляемый генератор импульсов 12, реверсивный счетчик 13, преобразователь 18 кода, цифроаналоговый преобразователь 14, сумматор

17, аналого-цифровой преобразователь

16. Программатор 15 снабжен постоянным запоминающим устройством 19.

Вход управляемого генератора импульсов 12 соединен с выходом схемы сравнения 10, а два его выхода соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 13, выход которого через преобразователь 18 подключен к информационным входам программатора 15 и входам цифроаналогового преобразователя 14, подключенного своим выходом к второму входу сумматора 17. Выход сумматора 17 подключен к аналоговому входу блока

4, а первый вход сумматора 17 соединен с выходом блока управления 11 и входом аналого-цифрового преобразователя 16, соединенного своими выходами с другими и адресными входами программатора 15. Программатор 15 в процессе калибровки осуществляет программирование постоянного запоминающего устройства, которое после окончания калибровки включается в схему управления ° Калибровка заключается в определении двоичного кода корректирующей функции FÄ-(<4),. при алгебраическом суммировании аналогового эквивалента которой с входным управляющим сигналом осуществляется компенсация пульсаций вращающего момента, Функциями F> (cL) программируется постоянное запоминающее устройство. 1 ил.

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

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения калибровки вентильного электродвигателя, выполненного на базе синхронной машины как с зубцовым, так и беззубцовым стат орами .

На чертеже изображена функциональная схема, устройства для калибровки вентильного электродвигателя.

Устройство. для калибровки вентильного электродвигателя, выполненного на базе синхронной машины 1 с датчиком 2 угол-код и датчиком 3 момента, содержит блок 4 формирования фазных токов, выходы которого подключены к входам регуляторов 5 и 6 фазных токов, выходы которых предназначены для подключения к фазным обмотKBM 7 и 8 синхронной IIBIIIHHbI 1, блок

9 задания угла поворота, выход которого соединен с первым входом схемы

10 сравнения, блок 11 управления, управляемый генератор 12 импульсов, реверсивный счетчик 13, цифроаналоговый преобразователь 14 и программатор 15. Вход управляемого генератора 12 импульсов соединен с первым выходом схемы 10 сравнения, а два его выхода соединеныс суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 13. Управляющий вход программатора 15 соединен с вторым выходом схемы 10 сравнения, первые

m адресных входов программатора

15 соединены с выходом блока 9 задания угла поворота, другие п адресных входов программ тора 15 соединены с выходом аналого.-цифрового преобразователя 16, соединенного своим входом с выходом блока 11 управления.

Устройство дополнительно содержит сумматор 17 и преобразователь

18 кодов, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика

13, а вьг.:оды подключены к входам цифроаналогового преобразователя

14 и информационным выходам прсч рзмматора 15. Первый вход сумматора 17 соединен с выходом блока 11 управления, второй вход — с выходом цифроаналогового преобразователя 14, а выход сумматора 17 подключен к входу блока 4 формирования фазных то— ков.

Устройство для калибровки вентильного электродвигателя работает следующим образом.

Устройство представляет собой цифровую следящую систему, в которой выходной Вал синхрочной машины

1 отслеживает заданный угол поворо— та оС, поступающий с блока 9 задания угла при постоянном входном управляющем сигнале П з„и постоянном ./ моменте нагрузки Мн = const,íå зависящем от угла поворота вала. Òaк как И н = сопя t то, следовательно, вентильный двигатель в процессе слежения за данным углом должен развивать постоянный вращао ющий момент.

Калибровка вентильного двигателя заключается в определении корректирующей функции Г„-(о4), где о7, двоичный эквивалент угла поворота вала oL получаемый на выходе преобразователя 18 кода и учитывающий конструктивные особенности и неидеальности реальной электрической машины и ее схемы управления, которая после преобразования в аналоговую величину с помощью цифроаналогового преобразователя 14 и алгебраического суммирования в сумматоре

17 с входным управляющим сигналом вентильного двигателя U „позволяет компенсировать пульсации вращающего момента на всем угле поворота вала оС при любом U „при эубцовом и беззубцовом (гладком) строении статора синхронной машины 1. функция F-(М.)

rr с помощью программатора 15 записывается в постоянное запоминающее устройство 19. На валу синхронной маши— ны 1 задается момент нагрузки Мя, соответствующий среднему моменту, развиваемому вентильным двигателем при поступлении на первый вход сумматора 17 входного управляющего сигнала Ur„, который поступает так же на вход аналого-цифрового греобраэователя 16.

С выхода аналого-цифрового преобразователя 16, осуществляющего пре-

17155 образовaíèå U в двоичный код U, Вх сигнал поступает на и адресных входов программатора 15, в котором подключается к п адресным входам по5 стоянного запоминающего усFpoHcT ва 19.

Блок 9 задания угла задает положение выходного вала синхроннОй машины 1 o7.. Сигнал в двоичном коде с7. поступает íà m адресных входов программатора 15, где подключается к m адресным входам постоянного запоминающего устройства 19, а также

15 на первый вход cxem 10 сравнения, которая производит сравнение заданного угла поворота вала вентильного двигателя о с его действительным значением ос, поступающим на второй вход схемы 10 сравнения с выхода датчика 2 угол — код.

Сигнал рассогласования, соответствующий разности заданного оС и о

25 действительного ñ4 положения вы» ходного вала вентильного двигателя, с первого выхода схемы 10 сравнения поступает на вход управляемого генератора 12 импульсов. Управляемый ге—

Зр нератор 12 импульсов вырабатывает импульсные сигналы с частотой, зависящей от величины сигнала рассогласования, и в зависимости от его знака направляет их на суммирующий или

35 вычитающий входы реверсивного счетчика 13.

При поступлении импульсов на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 13 меняется код

4р íà его цифровом выходе. Выходной код реверсивного счетчика 13 поступает на вход преобразователя 18 кода, выход которого подключен к входам цифроаналогового преобразователя 14

45 и информационным входам программатора 15. Преобразователь 18 кода осуществляет преобразование двоичного прямого параллельного кода, поступающего с выхода реверсивного счетчика 13, в смешенный двоиный параллельный код. Это необходимо для обеспечения симметричного знакопеременного режима работы цифроаналогового преобразователя 14, так как компенсация пульсаций вращающего момента вентильного электродвигателя осуществляется за счет алгебраического суммирования в сумматоре 17 сигнала управления ПВх и корректирующего

14 l 7155

25 сиГ нала & — (ос.) на В1 моде цифр оанало гового преобра. ователя 14.

Цифроаналоговый преобразователь

14 производит преобразование в аналоговую величину Г-(о ) двоичного кода и на его входе F-(Ы.) . При изменении и кода на входе цифроаналогового пре— образователя 14, поступающего с выхода преобразователя 18 кода, меняется величина сигнала на его выходе.

Изменение знака на выходе цифроаналогового преобразователя 14 происходит в середине шкалы изменения кода на выходе преобразователя 18 кода.

Сигнал с выхода преобразователя, 18 кода поступает также на информационные входы программатора 15, где определяет значение кода, записываемое в постоянное запоминающее устройство 19 по адресу, определяемому информацией, поступающей на m и п адресных входов. Постоянное запоми— нающее устройство 19 помещается в программатор 15 на время калибровки вентильного электродвигателя.

Сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 14 поступает на вход сумматора 17, который производит алгебраическое суммирование входного управляющего сигнала U >„ H выходл ного сигнала F -(М) цифроаналогового а преобразователя 14.

Сигнал с выхода сумматора 17 поступает на управляющий вход блока

4 формирования фазных токов, кото— рый производит преобразование двоичного кода, поступающего с выхода датчика 2 угол — код в двухфазную сис— тему гармонических сигналов, и умножение их на сигнал, поступающий на аналоговый вхоц .с выхода сумматора

17. Операции преобразования и умножения в схеме управления блока 4 формирования фазных токов могут осуществляться,. например, с помощью посто— янных запоминающих устройств и умножающих цифроаналоговых преобразователей.

Сигналы с первого и второго выходов блока 4 формирования фазных токов подаются соответственно на- первые входы первого 5 и второго о регуля- торов тока, которые обеспечивают из— менение токов в первой 7 и второй

8 фазных обмотках синхронной машины

1. Изменение токов в фазных обмотках синхронной машины 1 приводит к изменению угла поворота вала вентильного

55 двигателя с ., что,,в свою очередь, г риводит к изменению выходного кода датчика 2 угла-код сх. и уменьшению сигнала рассогласования на выходе схемы 10 сравнения.

После установки вала вентильного двигателя в заданное положение, т.е. после того, как угол поворота вала стал равен заданному зчачению о7,, на втором выходе схемы 10 сравнения вырабатывается сигнал равенства углов, который поступает на управляющий вход программатора 15. По этому сигналу программатор 15 осуществляет программирование постоянного запоминающего устройства 19 кодом Г„-(о ), установившимся на выходе преобразователя 18 кода, по адресу, определяемому заданным углом поворота о7. (первые

m адресных входов) и двоичным эквивалентом U входного управляющего сигнала Б вентильного двигателя (другие и адресных входов).

Таким образом, в устройстве для калибровки вентильного электродвигателя происходит отработка заданного угла о7. поворота выходного вала при постоянном входном управляющем сигнале U „ и постоянном моменте нагрузки М H = const, не зависящем от угла поворота вала. Установка вала двигателя в заданное положение осуществляется за счет изменения состоя— ния выходных цифровых цепей преобразователя 18 кода и подбора на его выходе кодовой комбинации F„(oL),ïðè преобразовании которой в аналоговую величину F-(х ) и последующем алгеб— и раическом суммировании с входным управляющим сигналом U» B сумматоре

17 и дальнейшей обработке выходного сигнала сумматора 17 в блоке 4 формирования фазных токов осуществляется компенсация 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 21 в процессе калибровки осуществляется программирование постоянного запоминающего устройства

19 массивом значений F- (с ) при за0

UsÄ и Ин

Характер и величина пульсаций вращающего момента вентильного двигателя могут изменяться при изменении ве1417155

ЗБ

БНИИПИ Заказ 4076/55

Тираж 583

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 личины управляющего входного сигнала U „. Поэтому калибровку проводят при нескольких значениях U „ и соответствующих им моментах нагрузки

Yiн. Постоянное запоминающее устрой— ство 19 при каждом новом изменении

ПВ„ программируется новым массивом кодовых комбинаций Р-(о7). и

JIo окончании калибровки цифроаналоговый преобразователь 14, ана— лого-цифровой преобразователь 16, сумматор 17 и запрограммированное с помощью программатора 15 постоянное запоминающее устройство 19 включаются в схему управления вен— тильного электродвигателя.

Входной управляющий сигнал U „ поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 16 и первый вход сумматора 17. Первые m адресных входов постоянного запоминающего устройства 19 подключаются к выходу датчика 2 угол — код, другие п ад— ресных входов постоянного запоминающего устройства 19 подключаются к выходу аналого †цифрово преобразователя 16, а информационные выходы постоянного запоминающего устройства 19 соединяются с входами цифроаналогового преобразователя 14.

Компенсация пульсаций вращающего момента вентильного электродвигате— ля осуществляется практически в любом режиме его работы, который определяется величиной и характером изменения входного управляющего напряжения U „. Выбор "íà÷åíèÿ корректирующей фунКции из постоянного запоминающего устройства 19 .опреде— ляется величиной U „ и углом поворота вала вентильного двигателя оС, а компенсация пульсаций осуществля— ется в контуре регулирования фазных токов.

Таким образом, устройство для калибровки вентильного двигателя позволяет повысить точность калибровки двигателей, построенных на ба— зе синхронной машины с зубцовым ста— тором. Это достигается тем, что кор.ректирующий сигнал алгебраически суммируется с входным управляющим сигналом U „ и присутствует на входе блока .4 формирования фазных токов независимо от уровня управл,1юп;11х сигU > > H T o 11 о з В ол я е T M H n . я1 э ировать также пул1.сации зубцо1.Ь1х моментов синхронной машины.

Ф о р м у л а и з о б р е т е и я

Устройство для калибровки Вентпльного электродвигателя, выполненно—

ro на базе синхронной машины с датчиком угол — код и датчиком момента на валу, содержащее блок формирования фазных токов, выходы которого подключены к входам регуляторов фаз— ных токов, выходы которых предназначены для подключения к фазным обмоткам синхронной машины, блс1 задани» угла поворота, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, блок управления, управляемый генератор импульсов, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, программатор, при этом вход управляемог о генератора импульсов соединен с первым выходом схемы срав11енпя, а два его выхода соединены с суммирующим и Вььчитаю1Ш1м Входами р eверс1" в ного счетчика, управляющий гход .-.рограмматора ссединен с вторым Выходе:: схемь1 сра Вн c ..111я > пepвые ш адр Ес HI ы

Входов программатора соединены с Выходом задатчика угла поворота, другие и адресных входов программатора ссединены с выходом аналого-цифрово— го преобразователя, соединенного входом с выходом блока управлегп1я, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных Во-i можностей за счет обеспеченпя калибровки вентильного электродвигателя, построенного на базе синхронной ма— шины как с зубцовым. так и беззубцовым (гладким) статорамп, оно дополнительно снабжено сумматором и преобразователем кода, входь: ко"oporо соединены с вьг:одами реверс::нного счетчика, а выходы подключены к

Входам цифроаналогового преобразователя и информационным входам программатора, первый вход сумматора соединен с выходом блока управленпя „второй вход сумматора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход сумматора подключен к входу блока формирования фазных токов,