Моментный вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных устройствах и следящих системах. Целью изобретения 5 вляется повьппение энергетических показа- . тепей. В моментньй вентильный электродвигатель введены задатчи 9 момента , два разделителя 10, 11 сигнала иа целую и дробную части. Функционалйные преобразователи 8 вьшолнены управляемыми , реализующикм функцию i ,(/,M) fi(), где i - оптиi мальное значение тока в одной из фаз обмотки якоря 2; х - коэффициент - проксимации функции Уц(с(,М); fj (о,М)- координаты функции аппроксимации; - угол поворота ротора синхронного двигателя 1; М - зgдaвaejмый электромагнитный момент, f М целые и дробные части ot и М. На валу ротора 3 установлен датчик 4 положения ротора. Входы функциональных преобразователей 8 соединены.с выходами постоянного запоминающего устройства 7, а выходы - с входами усилителей 5 мощности. Выходы датчика 4 и задатчика 9 подключены к разделителям 10, П. Выходы целой части разделителей 10, II соединены с входами устройства 7, а выходы дробной час- ;ти - к входам управления функциональ- ;ных преобразователей 8. Обмотка якоря 2 синхронного двигателя подключена к выходу усилителей мощности 5. В электроприводе обеспечиваются высокостабильный электромагнитный момент с компенсацией всех основных дестабилизирующих факторов, возможность индивидуальной настройки и fi нимaльныe потери. 4 ил. с Л (Л 4 N СП 4

СОЮЗ СИжтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«

1 я и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (2 I ) 41 7024 7/24-0 7, (22) 30,! 2.86 (46) 30.09,88. Бюл. У 36 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева. (72) А.Ю.Афанасьев и С.И.Бышенко (53) 62-83:621.313.!3 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 117!916, кл. Н 02 К 29/06, !986.

Авторское свидетельсв.во СССР

Ф 1363413, кл. Н 02 K 29,/06, 1986, (54) МОМЕНТНЬЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных устройствах и следящих

„системах. Целью изобретения является повышение энергетических показателей. В моментный вентильный электродвигатель введены задатчи !, 9 момента, два разделителя 10, 11 сигнала на целую и дробную части. Функциональные преобразователи 8 выполнены управляемыми, реализующими функцию i

° ° л 0 х ° (g,Ì) r;(,М), где „, — опти мальное значение тока в одной из фаз,,SU„, 427540 А I

y1) У Н 02 P б/00, Н 02 К 29/06 обмотки якоря 2; х; — коэффициент алпроксимации функции к((,M); (,(,М)координаты функции аппроксимации; . - угол поворота ротора синхронного двигателя l; М вЂ” задаваемый элеюл тромагнитный момент,, М, С, м— целые и дробные части и М. На валу ротора 3 установлен датчик 4 положения ротора. Входы функциональных преобразователей 8 соединены, с выходами по стоянного з аломннающего устройства 7, а вьиоды — с входами усилителей 5 мощности. Выходы датчика 4 и задатчика 9 подключены к разделителям 10, 11. Выходы целой части разделителей 10, 1 соединены с входами устройства 7, а выходы дробной части — к входам упРавления функднональ" НаН

;ных преобразователей 8. Обмотка якоря 2 синхронного двигателя подключе- ( на к выходу усилителей мощности 5. В электроприводе обеспечиваются высоко- Я стабильный электромагнитный момент с компенсацией всех основных дестабилизирующих факторов, возможность индивидуальной настройки и жннмальные потери, 4 ил.

l 427540

1„ = > (X,11) z,(.,M), 1л где i — оптимальное значение тока

Ц в k-й фазе обмотки якоря 2; х, — коэффициенты аппроксимации функций с (M) 1

fg (<,М)- координаты функций аппрокси" мации; - угол поворота ротора;

M — з адаваежпЪ электромагнитный момент; о,M, А,Й - целые и дробные части параметров и М соответственно.

Выходы датчика 4 положения ротора и задатчика 9 момента подключены соответственно к разделителям 10 и 11 сигналов на целую и дробную части.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных устройствах и следящих системах.

Цель изобретения — повышение энергетических показателей и точности стабилизации момента.

На фиг. 1 приведена функциональная схема моментного вентильного элек-10 ропривода; на фиг. 2 и 3 — примеры выполнения разделителя сигнала на целую и дробную части; на фиг,4— функциональная схема управления функциональным преобразователем. 15

Вентильный электропривод содержит синхронный электродвигатель 1 (фиг.l) с двухфазной обмоткой якоря 2, роториндуктор 3 которого механически связан с датчиком 4 положения ротора, pea усилителя 5 мощности, два датчика 6 тока, каждый из которых включен в обратную связь соответствующего усилителя 5 мощности.

Выходы усилителей 5 мощности под- 25 ключены к обмотке якоря 2 синхронного электродвигателя 1. В состав вентильного электропривода входят постоянное запоминающее устройство 7, два функциональных преобразователя 30

8, входы которых связаны с выходами постоянного запоминающего устройства 7, а выходы — с входами соответствующих усилителей 5 мощности, I

Кроме того, электропривод содержит задатчик 9 момента, два разделителя !О и 11 сигнала на целую и дробную части. Функциональные преобразователи 8 выполнены управляемыми и реализуют функцию 40

Выходы целой части разделителей 10 и ! 1 сигналов подключены к входам постоянного запоминающего устройства 7 а выходы дробной части разделителей

10 и 11 сигналов — к входам управления функциональных преобразователей 8.

Каждый разделитель сигналов на целую и дробную части может содержать аналого-цифровой преобразователь 12 (фиг, 2), выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя 13; выходом соединенного с инвертирующим входом сумматора 14. Входом разделителя 10 является вход аналого-цифрового преобразователя 12 и неинвертирующий вход сумматора 14, а на их выходах формируются соответсти венно целая,с и дробная, части сигнала !

При выполнении датчика положения ротора и эадатчика момента с цифровымн выходами разделители сигналов выполняются в виде цифроаналогового преобразователя 15 (фиг. 3) . При этом входы преобразователя 15 подключают к группе младших значащих разрядов, а старшие значащие разряды — к входу постоянного запоминающего устройства 7.

Управляемый функциональный преобразователь 8 выполнен на девяти цифроаналоговых преобразователях 1624, шести блоках 25-30 умножения (фиг. 4) и одном сумматоре 31. Десятый аналоговый вход (4) управляемого функционального преобразователя

8 соединен с двумя входами блока 26 умножения, с .входами блоков 28 и 27 умножения и с электродом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя 24.

Одиннадцатый аналоговый вход М функционального преобразователя 8 соединен с двумя входами блока 25 умножения, с входом блока 30 умножения и с вторым входом блока 28 умножения, а также с электродом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя 1?. Выход блока .25 умножения соединен с вторым входом блока

25 умножения и с входом блока 29 умножения.

Выход блока ?6 умножения соединен с вторыми входами блоков 29 и 30 умножения ° Выходы блоков 25-30 умножения соединены с электродами опорного напряжения соответственно цифро1427540 аналоговых преобразователей 18, 19, 23, 19, 20, 21, 22.

На цифроаналоговый преобразователь 16 подано постоянное опорное напряжение Uo ° Выходы цифроаналоговых преобразователей 16-24 соединены с входами сумматора 31, выход которого является выходом управляемого функционального преобразователя 8, 10

Злектропривод работает следующим образом.

Датчик 4-положения ротора и задатчик 9 момента вырабатывают сигналы угла поворота ротора X и требуемого момент а М . 3TH cH T.валы поступают разделители 10 и 11 сигналов„ на выходах которых получаются целые . л

М и дробныеС,. Й части, определяемые равенствами 2С,о . .о

14 -14, 1 — 1ь с =ent(

М=егА (М/ng, =- (+ <) n

М=(М+М) и поступают на входы по стоянно го з а- ЗО поминающего устройства 7, которое формирует адресные коды и передает на выход значения коэффициентов а„ ... а,„,bj,...,bq хранящиеся в нем. Эти зйачения в цифровой форме поступают -на первые и-ные входы управляемых функциональных преобразователей 8, На их n+l-вые и n+2-вые входы поЛ A ступают соответственно сигналЪ „М.

На выходах управляемых функцио- - 40 нальных преобразователей 8 формируются оптимальные значения токов соответствующие требуемому моменту И при минимальной мощности потерь .о ° о

А .о

1,=Ъ "(" " ") -,(С,М), (2)

Э1 ,о . о .о, otл(14 91ь> ) Ф 4 1Ь

Управляемые функциональные преобразователи строятся согласно формулам аппроксимации

Л . - dIvI&

-- -i4- g- — =О, 314 З 14 Ы . D>a

--.- =1ь- >--.— =О, Sic @l g откуда следуют равенства (1) и (2)

Путем постановки двухфакторного эксперимента на трех уровнях по каж50 дой из переменных ., М могут быть определены коэффициенты а1, Ь, при различных базовых значениях =.(, Му=М, т.е. при целых базовых значенио(H Иу, 55 где п,п .- единицы измерсния и Мр

М еп1 — символ выделения целой части числа.

Целые части -„ и М сигналов .Си М

i4- — а (4.,М) Г„Д,М) Ф4((,М) Э

,= (ú,Я,м) r, (%) хр(с,м!.

1=1

Усилители 5 мощности совместно с датчиками 6 тока обеспечивают выпол:ение равенства

Иа входы управления функциональных при"..бразователей 8 поступают сигналы <.:,> Я. волоки 25, 26 умножения .аыполняюпде функцию квадраторов, С вырабатывают сигналы И, . Все эти ° сигна.. поступают на входы блоков

27-30 умножения, На выходах которых л — л формируloT сН cHГналы 1! o Ио(i cC

;:;: С, Й-.А,,;(. поступают на электроды опорных напряжений цифроаналоговых преобразователей 16-24, на выходах которых вырабатываются cHFHKIb :

a,ß ;, а . . Зти сигналы поступают на входы сумматора 31 на выходе. которого получается их сумма, апнрок" симирующая зависимость 1А(м, «) (A,с ) в виде

i à +а A+a 14, +а М 1+а М с. а и с

4 4 2,3, 4 где а, „...,ач являются функцияья от М, 7 и хранятся в постоянном запоминающем ,устройстве 7., Равенства (! ) и (2) получаются в

° î .о результате определения токов i4, i<, при которых мощность потерь в обмото ке якоря минимальна:.4 +1 - мин при условии получения требуемого момента iy(i4,ib, )=Ì. Функция Лагранжа и условия ее стационарности имеют вид

V=0,5(1 +1 ;)-Х(М (1,,i»<) М), Дробные части с, М поступают непосредственно в функциональные преобразователи 8 ° В результате схема формирования оптимальных значени4

1427540

° * токов i<, i» обмотки якоря, образованнаяя пО стоя нна1м 9 апОмин ающим уст ройством 7, функциональными преобразователями 8, задатчиком 9 момента и разделителями 10 и 1 сигналов, 5 имеет свойства безынерционного аналогового преобразователя. С другой стороны, перестройка управляемых функциональных преобразователей 8 коэффициентами а Ъ, хранящимися в постоянном запоминающем устройстве 7, позволяет скомпенсировать конструктивное несовершенство электромашинной части моментного вентильного элек" )Б тропривода и устранить пульсации и

НЕлинейность электромагнитного момента, связанные с явнополюсностью ректора, зубчатостью статора,-. несинусбидальностью кривых магнитной. индук- 20 цфи ротора и МДС обмотки якоря, с насыщением магнитопровода и т„д.

Таким образом,, использование предлагаемого изобретения позволяет получить высокостабильный электромагнит- 25 ный момент. с компенсацией всех основных дестабилизирующих факторов при возможности индивидуальной настройки и минимальных потерях в обмотке яко"

РН, ЗО

Высокая стабильность момента "o углу поворота ротора и линейность мо" мента по входному сигналу позволяют повысить плавность хода и -.î÷íîñòü прецизионньы электромеханических систем с исполнительными моментными электродвигателями. Снижение мощности потерь в обмотке якоря повышает надежность электродвигателя в связи со снижением температуры Обмотки и 40 облегчением режима силовых элементов усилителей мощности.

Формyëа из обрат ения ф5

11оментный вентильный электропривод, Содержащий синхронный электродвигатель с двухфазной Обмоткой якоря, ротор-индуктор которого механически связан с датчиком положения ротора, два усилителя мощности, два датчика тока, каждый из которых включен в обратную ,связь соответствующего усилителя мощности,. выходы усилителей мощности подключены к обмотке якоря синхронного электродвигателя, постоянное запоминающее устройство, два функциональных преобразователя, входы которых связаны с выходами постоянного запоминающего устройства, а выходы — с входами соответствующих усилителей мощности, о .,„Т JI H M a IO III H и тем„ что, с целью повышения энергетических показателей и точности стабилизации момента, введены задатчик момента, два разделителя сигнала на дробную и целую части„ а функциональHoIH преобразователь выполнен управляемым и реализующим функцию х„(,М). i ; (Я), причем выходы

=1 - 1 датчика положения ротора и задатчика момента подключены соответственно к разделителям сигнала на дробную и целую части, выходы целой части которых подключены к входу постоянного запоминающего устройства, а выходы дробной части указанных разделителей сигнала - к входам функциональных паеобразователей . ОотвегствениО где 1ц — оптимальное значение тока в

k-й фазе обмотки якоря

Х КОЭОЗЬИП -"-. НТЫ аППРОКСИМаЦИИ функции i:= 4 „(<,Ì), — Г (d, м) - ьоорпинат алые функции

anne о к симации .(. — угол поворота ротора;

К вЂ” задаваемый электромагнитный момент — л . „И,А, М вЂ” целые и дробные части параметров 4 и N соответственНО„

1421540

Qn в1

1427540

Составитель А.Иванов

Редактор И,Касарда Техред Л.Олийнык Корректор .Иекиар

С Иекиа

3ак аз 486 3/54

П оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна оектная 4 р

Ng

lg

Юр

Ny

0g

tg 7 ф

Юу

Тираж 584 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5