Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является повышение точности обработки заданного воздействия и расширение функциональных возможностей путем использования электродвигателей с любым числом пар полюсов. В вентильном электроприводе двухфазный электродвигатель 1 подключен к усилителям мощности 6 и 7, выходы которых через аналоговые инверторы 12 и 13 соединены с выходами функциональных преобразователей 10 и 1 кода в напряжение. Входы функциональных преобразователей подключены к выходу суммирующего усилителя 8, один вход которого непосредственно , а другой вход через функциональный преобразователь 9 кода в напряжения связаны с выходом преобразователя 5 кода в напряжение. Входы функциональных преобразователей 9-11 подключены к выходам дешифратора 6, вход которого связан с выходом сумматора 20 через преобразователь .15 масштаба двоичного кода. Первые входы сумматоров 4 и 14 соединены с выходом преобразователя угол-код 2, установленного на вашу электродвигателя 1. Второй вход сумматора 4 соединен с выходом задатчика 3 входного кода, а второй вход сумматора J4 - с выходом задатчика 17 юстировочного кода. Из состава венткпьного электропривода исключены аналоговые функциональные элементы. 3 нл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (ll) 1 Ai (5!) 4 Н 02 P 6/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

:! Ю В .Ф.

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4217445/24-07 (22) 27.03.87 (46) 23.10.88. Бюл. ¹ 39 (72) 10.В. Мерзляков, В.М. Домрачев, А.П. Синицын, Г.Ф. Мончак и Р.Д. Акинина (53) 621 .313.13.014.2:621 .382{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1 075344, кл . Н 02 P 5/36, 1 982 .

Патент США № 4384242, кл. Н 02 P 5/40, 1983. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение точности обработки заданного воздействия и расширение функциональных возможностей путем использования электродвигателей с любым числом пар полюсов. В вентильном электроприводе двухфазный электродвигатель подключен к усилителям мощности 6 и 7, выходы которых через аналоговые инверторы 12 и 13 соединены с выходами функциональных преобразователей 10 и 1 кода в напряжение. Входы функциональных преобразователей подключены к выходу суммирующего уси- . лителя 8, один вход которого непосредственно, а другой вход через функциональный преобразователь 9 кода в напряжения связаны с выходом пре. образователя 5 кода в напряжение.

Входы функциональных преобразователей

9-!1 подключены к выходам дешифратора 16, вход которого связан с выходом сумматора 20 через преобразователь .!5 масштаба двоичного кода. Первые входы сумматоров 4 и 14 соединены с

И выходом преобразователя угол-код 2, ® установленного на валу электродвигателя 1. Второй вход сумматора 4 сое- 1l динен с выходом задатчика 3 входного кода, а второй вход сумматора 14— с выходом. задатчика 1? юстировоч- ф ного кода. Из состава вентильного электропривода исключены аналоговые функциональные элементы. 3 ил.

1432710

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электроприводами на базе двухфазных вентильных электродвигателей.

Целью изобретения является повышение точности отработки заданного воздействия и расширение функциональных возможностей за счет использования lp электродвигателей с любым числом пар

;полюсов.

На фиг. 1 представлена функцио1 нальная схема вентильного электропривода на фиг. 2 — диаграммы сигналов на выходе функциональных элементов ,приводе; на фнг. 3 — схема функционального преобразователя кода в на: пряжение.

Вентильный электропривод содер" 20

;жит двухфазный вентильный электродвигатель 1, механически соединенный с преобразователем 2 угол - код, задатчик 3 входного кода угла, первый сумматор 4, преобразователь 5 кода 25 в напряжение, первый б и второй 7 усилители мощности.

Первый вход первого сумматора 4 подключен к выходу задатчика 3 входного кода угла, второй вход — к вы- 30 ходу преобразователя 2 угол — код, а фазные обмотки статора двухфазного вентильного электродвигателя 1 подключены к выходам соответствующих усили телей 6 и 7.

Вентильный электропривод содержит также суммирующий усилитель 8, первый

9, второй 10 и третий 11 функциональные преобразователи, два аналоговых инвертора 12 и 13, второй сумматор 14, > преобразователь 15 масштаба двоичного кода, дешифратор 16 и задатчик 11 юстировочного кода. Выход преобразователя

5 кода в напряжение подключен непосредственно к первому входу суммирую- 45 щего усилителя 8 и через первый функциональный преобразователь 9 кода в напряжение к второму входу суммирую" щего усилителя 8, выход которого соединен с входом первого усилителя б мощности через последовательно соединенные второй функциональный преобразователь 10 кода в напряжение н первый аналоговый инвертор 12 и с входом второго усилителя 7 мощности через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь

11 кода в напряжение и второй аналоговый инвертор 13, Цифровые входы всех трех функциональных преобразователей 9-11 кода в напряжение и управляющие входы аналоговых инверторов 12 и 13 подключены к соответствующим выходам дешифратора

16, вход которого соединен с выходом преобразователя 2 угол — код через последовательно соединенные второй сумматор 14 и преобразователь !5 масштаба двоичного кода. Второй вход второго сумматора подключен к задатчику !7 юстировочного кода.

Преобразователь 15 масштаба двоичного кода содержит буферный регистр

18, дешифратор 19 составляющих долей, накапливающий сумматор 20, регистр 21 последовательного приближения и генератор 22 тактовых импульсов.. Выходы буферного регистра 18 соединены с информационными входами накапливающего сумматора 20 через дешифратор 19 составляющих долей, синхронизирующие входы буферного регистра 18, дешнфратора 19 составляющих долей и накапливающего сумматора 20 объединены и подключены к выходу. регистра 21 последовательного приближения, вход которого подключен к выходу генератора 22 тактовых импульсов. Вход буферного регистра 18 и выход накапливающего сумматора 20 представляют собой соответственно вход н выход преобразователя 15 масштаба двоичного кода.

Вентильный электропривод работает следующим образом.

При поступлении входного кода угла N „ с задатчика 3 входного кода угла на вход первого сумматора 4 на его выходе появляется код QN, представляющий собой разность между входным кодом И „и кодом обратной связи Б, снимаемым с преобразователя

2 угол — код. Код N является цифро" вым эквивалентом углового положения вала 8 двухфазного вентильного электродвигателя 1.

Код дЯ поступает на преобразователь 5 кода s напряжение, с выхода которого снимается аналоговый сигнал

U, являющийся сигналом рассогласования в вентильном электроприводе.

Сигнал рассогласования с преобразователя 5 кода в напряжение поступает на первый функциональный пре" образователь 9 кода в напряжение и через суммирующий усилитель 8 на второй IO и третий 11 функциональные

14327!0

Сигнал на выходе суммирующего усилителя 8 при изменении управляющего кода дешифратора N „„ в пределах пер5 Bol о октанта равен а, 2х

1+Ь 2х !

1+Ъ, ° 2x I+b|x сигнал на выходе .третьего функциональ. l5 ного преобразователя ll кода в капряжение равен а ° 2х а (1-х)

I+b, 2х 1+Ь з (1-х

На диаграмме (фиг. 2) показано изменение сигналов U< и U на полком интервале изменения N ь, с учетом работы аналоговых инверторов 12 и 13 и с учетом изменения управляющих кодов на выходах а, Ь и с дешифратора 16.

Усилители 6 и 7 мощности обеспечивают протекание в Гстаторных обмотках двухфазного .вентильного электродвигателя токов, пропорциональных сигналам

30 U и !1 . Погрешность углового положения вектора момента М/а, соответственно, и углового положения вала двухфазного вентильного электродвигателя 1 определяются отличием функции

35 от функции tg 9.

1-!г

При условии выбора коэффициента а = а = 1 и b = b = 0,55 эта по2

40 грешность не превышает величины + — ) P а х вых в 1+Ь

50 где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

При условии выбора коэффициентов а, = 0492, а = а = 1 иЬ„= 2040;

b = Ьв = 0,55S колебания момента М

Ч. 55 не превышают величины 0,757.. Таким образом, статические погрешности черезвычайно малы, а временные составляющие погрешности от дискретности в капреобразователи кода в напряжение.

Функциональные преобразователи 9-11 кода в напряжение, суммирующий усилитель 8, аналоговые инверторы 12 и !3 и дешифратор 16 предназначены для выработки по сигналу рассогласования двухфазного сигнала, который управляет двухфазным вентильным электродвигателем 1.

Входным сигналом дешифратора 16 является цифровой сигнал о положении ротора двухфазного вентильного электродвигателя 1, снимаемый с преобразователя 2 угол - код и преобразованный преобразователем 15 масштаба двоичного кода в код И

ЪвР ъ цикл изменения которого происходит

360 на угловом интервале —, где р

P число пар полюсов двухфазного вентильного электродвигателя 1.

На выходах à, b и с дешифратора

l6 формируются управляющие коды для первого 9, второго 10, третьего II функциональных преобразователей кода в напряжение соответственно. На выходах d и е дешифратора 16 формируются управляющие сигналы для аналоговых инверторов 12 и 13 соответственно. Коэффициент передачи каждого функционального преобразователя кода в напряжение опредеBX ляется выражением вЂ, а его выход1+bx ное напряжение выражением где а — масштабный коэффициент;

b — коэффициент обратной связи; с — текущее значение кода.

Коэффициенты а и Ь определяются

RI Rl выражениями а = ; b = — (фиг.3)

ВЗ В2 сигнал на выходе второго функционального преобразователя !0 кода в напряжение равен что соответствует 0,017. по точности.

Дополнительная составляющая погрешности от дискретности преобразователя

2 также мала.

Момент M определяется выражением нале формирования двухфазных сигналов предлагаемого устройства практически отсутствуют.

Преобразования кода И, который является цифровым эквивалентом углового положения 9 вала двухфазного вентильного электродвигателя 1, в код

N»>, который управляет дешифратором

16, происходит следующим образом.

ЗОФормула изобретения

5 143

Код И,у поступает на преобразователь 15 масштаба двоичного кода через второй сумматор 14, на второй вход которого с задатчика 17 юстировочного кода подается юстировочный код. В результате этого в код N вводится постоянная составляющая, что позволяет совместить с определенным уГловым noJIoxeHHeM вала двухфазного в нтильного электродвигателя 1 нулев е значение кода N, а соответс венно, и нулевое значение кода N „

Э а операция эквивалентна развороту а алогового датчика положения относ тельно определенного положения

s а двухфазного вентильного эле.— к гродвигателя для получения максим вльного момента.

Сигнал с выхода второго сумматора

I) поступает на буферный регистр 18.

Ц!4кл изменения кода N происходит ! о на угловом интервале 3 60, т. е . за о ин оборот вала двухфазного вентильного электродвигателя 1. Цикл изменения кода N должен происходить

Йа угловом интервале

Если и — число разрядов кода И, а m —, число разрядов кода Ngnp, то в угловой мере вес разрядов кода N

360 360 360 360 360

Равен 2 У 2 2 У 2х У ° У 211 а вес разрядов кода N, равен

360, 360 360 36Я 360 360 з р2 р 2 р 2 р р р

Импульсы с регистра 21 последоваТельного приближения, который управляется генератором 22 тактовых импульсов, последовательно во времени опрашивают разряды буферного регистра 18, начиная с младшего. Если при опросе соответствующего разряда буфер . ного регистра 18 в нем значение кода окажется равным "1", то с выхода буферного регистра 18 поступает сигнал в дешифратор 19 составляющих долей, который переводит вес опрашиваемого

Разряда- кода N„ в весовые (составляющие) доли кода N „„ . Сигнал с дешифратора 19 составляющих долей, несущий информацию о весе и количеСтве долей, на которые разложился вес опрашиваемого разряда кода Ыо, поступает на накапливающий сумматор 20, где информация фиксируется в виде двоичного кода. При опросе следущего разряда буферного регистра

2710 6

18 информация, поступающая на накапливающий сумматор 20, суммируется с предыдущей.

После опроса всех разрядов буферного регистра 18 на выходе накапливающего сумматора 20 появляется двоичный код угла 8, но уже в масштабе кода Ц ц . Время преобразования кода N в код N зависит от частоты

ОС "P генератора 21 тактовых импульсов и исчисляется десятками микросекунд.

Таким образом, введение в схему вентильного электропривода трех функl5 цнональных преобразователей кода в напряжение, суммирующего усилителя, двух инверторов и дешифратора позволяет исключить из канала управления аналоговые функциональные эле2Q менты, что приводит к повышению точности регулирования вентильного электродвигателя, а введение преобразователя масштаба двоичного кода расширяет функциональные возможности

25 вентильного электродвигателя, так как возможно использование двухфазных вентильных электродвигателей с любым числом пар полюсов.

Вентильный электропривод, содержащий двухфазный вентильный электродвигатель, механически соединенный с преобразователем угол — код, 35 задатчик входного кода угла, первый сумматор, преобразователь кода в напряжение, первый и второй усилители мощности, при этом первый вход первого сумматора подключен к выходу

40 задатчика входного кода угла, второй вход — к выходу преобразователя уголкод, а фазные обмотки статора двухфазного вентильного электродвигателя подключены к выходам соответствую45 щих усилителей мощности, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности отработки заданного воздействия и расширения функциональных возможностей путем обеспече5О ния использования электродвигателей с любым числом пар полюсов, в него дополнительно введены суммирующий усилитель, первый, второй и третий функциональные преобразователи кода

55 в напряжение, первый и второй аналоговые инверторы, второй сумматор, преобразователь масштаба двоичного кода, дешифратор и задатчик юстиро7 143 вочного кода, причем выход преобразователя кода в напряжение подключен непосредственно к первому входу суммирующего усилителя и через первый функциональный преобразователь кода в напряжение к второму входу суммирукщего усилителя, выход которого соединен с входом первого усилителя мощности через последовательно соединенные второй функциональный преобразователь кода в напряжение и первый аналоговый инвертор и с входом второго усилителя мощности через последовательно соединенные третий функциональный преобразователь кода в напряжение и второй аналоговый инвертор, при этом цифровые входы всех трех функциональных,преобразователей кода в напряжение и управляющие входы аналоговых инверторов подключены к соответствующим выходам дещифратора, вход которого соединен с выходом преобразователя угол — код через последовательно соединенные второй

2710 8

Сумматор н преобразователь масщтаба двоичного кода, а второй вход второго сумматора подключен к задатчику юстировочного кода, причем прес бразователь масштаба двоичного кода составлен из буферного регистра дешифратора составляющих долей, накапливающего сумматора, регистра последовательного приближения генератора тактовых импульсов, при этом выходы буферного регистра соединены с информационными входами накапливающего сумматора через дешифратор составляю15 щих долей, сннхронизирующие входы буферного регистра, деаифратора составляющих долей и накапливающего сумматора объединены и подключены к выходу регистра последовательного приближения, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, вход буферного регистра и выход накапливающего сумматора образуют соответственно вход и выход

2б преобразователя масштаба двоичного кода.

И

1432710

Составитель А. Иванов

Техред М.Дидык

Корректор И. Муска

Редактор О. Головач

Подписное

Тираж 584

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5459/51

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4