Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к эл.машинам, а именно к электродвигателям с бесконтактной коммутацией. Настраиваемый моментный вентильный двигатель (МВД) 1 содержит синхронный электродвигатель 2 с двухфазной обмоткой 3 якоря и с ротором-индуктором 4, датчик угла поворота 5 ротора, два усилителя 6, два датчика 7 тока. Устройство для настройки МВД имеет задатчик 8 угла, датчик момента 9, синхронный детектор 10, интегратор 11, сумматор 12, синусно-косинусный функциональный преобразователь 13, перемножители 14, 15, генератор 16 прямоугольных импульсов. Благодаря введению в устройство для настройки МВД, имеющее структуру экстремального регулятора с синхронным детектированием, полупроводникового ключа 17, импульсного управляющего устройства 18, двух счетчиков импульсов 19, 20, двух аналого-цифровых преобразователей 21, 22 и запоминающего устройства 23 с четырьмя информационными входами автоматизирован процесс фиксации оптимальных значений токов и установки значений амплитуды системы токов якоря, что сокращает время настройки МВД. 2 ил.

А1 (!9) (11) (б)) 4 Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„,мФ",@Ф, М6.,: - =.. СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ; Я-.. . РЕСПУБЛИК

-Ф

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г)РИ ГКНТ СССР (21) 4210235/24-07 (22) 6. 03, 87 (46) 15. 10. 89. Бюл. )(38 (71) Казанский авиационный институт пм. A.)l. ÒóïîëåBà (72) A.)O„Àôàíàñüåâ (53) 6?).313,,392(088.8) (56) Столов А.И., Зыков Б.Н.Моментные двигатели с постоянными магнитами. M.: Энергия, 1977, с.98 †1.

Авторское свидетельство СССР

te !471276, кл. Н 02 P 6/02, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ МОМЕНТНОГО ВЕНТИЛЪНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к эл.машинам, а именно к электродвигателям с бесконтактной коммутацией. Настраиваемый моментный вентильный двигатель (МВД) l содержит синхронный электродвигатель 2 с двухфазной обмоткой 3 якоря и с ротором-индуктором 4, датчик угла поворота 5 ротора, 2 два усилителя 6, два датчика 7 тока.

Устройство для настройки МВД имеет задатчик 8 угла, датчик момента 9, синхронный детектор 10, интегратор

11, сумматор 12, синусно-косинусный функциональный преобразователь 13, перемножители 14, 15, генератор 16 прямоугольных импульсов. Благодаря введению в устройство для настройки МВД, имеющее структуру экстремального регулятора с синхронным детектированием, полупроводникового ключа

17, импульсного управляющего устройства 18, двух счетчиков импульсов 19, 20, двух аналого-цифровых преобразователей 21, 22 и запоминающего устройства 23 с четырьмя информационными входами автоматизирован процесс фиксации оптимальных значений токов и установки значений амплитуды системы токов якоря, что сокращает время настройки МВД. 2 ил.

1515273

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, т.е. к моментным вентильным электродвигателям (МВД), и предназначено для настройки в процессе изготовления и эксплуатации электрических машин, работающих в качестве исполнительных моментных 1О двигателей приводов следящих систем и систем стабилизации различного назначения.

Цель изобретения — сокращение времени настройки МВД. !5

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для настройки

МВД; на фиг. 2 — функциональная схема

МВД с функциональным преобразователем., 20

Настраиваемый МВД 1 содержит электромеханический преобразователь 2 с двухфазной обмоткой 3 якоря и с ротором-индуктором 4, датчик 5 угла поворота ротора, два усилителя 6, два дат25 чика 7 тока.

Устройство для настройки МВД имеет задатчик 8 угла, датчик 9 момента, синхронный детектор 10, интегратор

11, сумматор 12, синусно-косинусный функциональный преобразователь 13 перемножители 14, 15 генератора 16 прямоугольных импульсов, полупроводниковый ключ l7, импульсное управляющее устройство 18 с тремя выходами, 35 счетчики 19, 20 импульсов, аналогоцифровые преобразователи 21, 22, запоминающее устройство 23 с четырьмя информационными входами. . 40

Ротор-индуктор 4 механически связан с роторами датчика 5 угла, задатчика 8 угла и датчика 9 момента. Его выход подключен к входу синхронного детектора 10, выход которого подклю- 45 чен ко входу интегратора 11, его выход подключен ко входу сумматора 12, выход которого подключен к входу синусно-косинусного преобразонателя 13, его выходы подключены к входам перем 50 ножителей 14, 15, выходы которых подключены соответственно к аналого-цифровым преобразователям 21, 22, а также к входам соответствующих усилителей

6, их выходы подключены к фа. ам ot) мотки 3 якоря через входы даччиков 7 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей

6. Выход генератора 16 ирямоугольных импульсов подключен через полупроводниковый ключ 17 к электроду опорного напряжения синхронного детектора 10 и к второму входу сумматора 12. Выходы импульсного управляющего устройства 18 подключены соответственно к управляющему входу полупроводникового ключа 17, к входу разрешения записи запоминающего устройства 23 и к входам счетчиков 19, 20.

Их выходы подключены соответственно к вторым входам перемножителей 14,15 и к адресному входу запоминающего устройства 23, информационные входы которого подключены к выходам датчика 5 угла, датчика 9 момента и аналогоцифровых преобразователей 21 22.

Устройство для настройки МВД работает следующим образом.

Импульсное управляющее устройство

18 выдает с первого выхода импульс, открывающий полупроводниковый ключ

17, через который биполярные импульсы одинаковой длительности и амплитуды поступают от генератора 16 на электрод опорного напряжения синхронного детектора 10 и на второй вход сумматора 12, на первый вход которого подается сигнал с интегратора 11, равный среднему значению Р угла P ..

Сигнал P = P + Pц, Pi = dP поступает на вход синусно-косинусного функционального преобразователя 13, на выходах которого формируются сигналы -sin P, cos P . Они перемножаются с выходным сигналом счетчика 19 импульсов, имеющим смысл амплитуды

I системы токов обмотки 3 якоря, перемножителями 14, 15. С их выходов поступают сигналы

1 sing, 1 = 1 cosP на входы усилителеи 6, охваченных глубокой отрицательной обратной связью по току с помощью датчиков 7 тока и обеспечивающих протекание по фазам обмотки 3 якоря токов i д= 1д

1, = 1 „°

Синхронный электродвигатель 2 развивает электромагнитный момент M зависящий от угла поворота ротора-индуктора 4, определяемого задатчиками

8 угла, от амплитуды I системы тоЮ ков обмотки 3 якоря и от угла р

М = М (К, I, P,)=М (a, I,,Р,)+ м — ар

+ +-- д(5.

Этот момент измеряется датчиком

9 момента. Сигнал М поступает на вход синхронного детектора 10, вырабатывающего сигнал, пропорциональный частной производной Я M/3 P . Этот сигнал подается на вход интегратора 11, вырабатывающего среднее значение (3, угла Р согласно уравнению

1 оМ (1)

Т аР где Т вЂ” постоянйая времени интегратора 11.

Согласно принципу синхронного детектирования в экстремальных регуляторах уравнение (1) определяет движение к точке максимума электромагнитного момента М по углу 1з, . По окончании первого этапа и отключении сигнала „ на выходах перемножителей 14, l5 получаются оптимальные значения ,о .о токов i, i соответствующих макси У муму электромагнитного момента М при фиксированных значениях оС и I

Величины I и Ь являются полярщ -о ными координатами точки на плоскости с декартовыми координатами 1А 1 .

Полярные координаты удобны при настройке вентильного электродвигателя, так как амплитуда I может фиксироваться, а искомой переменной при оптимизации является угол P . Синуснокосинусный функциональный преобразователь здесь используется для перехода от полярной системы координат к декартовой системе. Отметим, что Р, независимый аргумент при максимиза— ции электромагнитного момента, а не угол поворота ротора.

На втором этапе импульсное управляющее устройство 18 вырабатывает на втором выходе импульс, поступающий на вход разрешения записи запоминающего устройства 23. С выходов датчика 5 угла, датчика 9 момента и аналого-цифровых преобразователей 21, 22 поступают значения угла eL поворота ротора, электромагнитного момента M

° о ° 0 и onTHMBJIbHbIx тОкОВ 1А, 1 на информационные входы запомийающего устройства 23, в котором они записываются по адресам, соответствующим сигналу с выхода счетчика 20, подаваемому на адресный вход запоминающего устройства 23.

На третьем этапе импульсное управляющее устройство 18 вырабатывает импульс на третьем выходе, который

15273 6

М «щах; I = const;

1Н

I = min; М = const, а также в связи с равенством поступает на входы счетчиков 19, 20, увеличивая их содержимое на единицу.

Содержимое счетчика 19 определяет новое значение амплитуды Т системы токов обмотки 3 якоря, а содержимое счетчика 20 новые адреса для записи данных в запоминающем устройстве 23.

3а третьим этапом следует первый, второй и т.д. По достижении амплитудой I предельного для данного МВД

ln значения выполняется перестройка saдатчика 8 угла ка новое значение угла о1, поворота ротора, установка счетчика 19 в начальное состояние, выполняются этапы первый, второй и т.д. Содержимое счетчика 20 при переходе к новой серии этапов продолжает нарастать. Заканчивается настройка после перебора всех требуемых значений угла с поворота ротора и значений амплитуды ?„, системы токов.

Записанные в запоминающем устрой° 0 стве 23 значения о, М, 1А, 1 позволяют построить функциональный преОбразователь для оптимального управления токами МВД.

Настроенный МВД (фиг.2) работает следующим образом.

На первый вход функционального преобразователя 24 поступает сигнал, соответствующий углу аа поворота ротора-индуктора 4, а на второй вход— сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту М. По этим сигналам функциональный преобразователь 24 вырабатывает Оптимальное значение iä, 1 токов якоря, которые в поступают на входы усилителей 6, охваченных глубокой отрицательной обратной связью по току с помощью датчиков 7 тока и обеспечивающих протекание по фазам обмотки 2 якоря токов .п ° ° О

4 4 6

Синхронный электродвигатель 2 развивает электромагнитный момент, равный требуемому значению М, при минимальной мощности потерь в обмотке 3 якоря.

Минимум мощности потерь в обмотке

3 якоря при требуемом значении электромагнитного момента М достигается в связи с эквивалентностью задач

l5l5273

P — r (iд + i ) — rI где P — мгновенное значение мощности потерь в обмотке 3 якоря;

r — активное сопротивление одной фазы обмотки 3 якоря.

Таким образом, в устройстве автоматизирован процесс фиксации оптималь-lO ных значений токов и установки значений амплитуды системы токов якоря, что сокращает время настройки ИВД.

Формула из обретения 15 устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя, включающего в себя ротор-индуктор, статор с двухфазной обмоткой якоря, 2р каждая фаза которой подключена к выходу регулируемого источника тока, управляющий вход каждого иэ усилителей связан с выходом датчика углового положения ротора через функцио- 25 нальный преобразователь, содержащее задатчик угла и датчик вращающего момента, связанные с ротором электромеханического преобразователя, сумматор, два перемножителя, запомипающее 3р устройство, два аналого-цифровых преф3разователя, генератор прямоугольных импульсов, управляющее устройство, один из выходов которого связан с входом разрешения записи запоминающего устройства, синусно-косинусный функциональный преобразователь, синусный и косинусный выходы которого соединены с первыми входами первоro и второго перемножителей, выходы ко- 4р торых соединены с управляющими входами первого и второго источников тока соответственно, выход датчика угла поворота ротора связан с одним иэ информационных входов запоминающего устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени настройки, оно снабжено синхронным детектором,вторым счетчиком импульсов, интегратором, полупроводниковым ключом, управляющее устройство выполнено с возможностью поочередного формирования импульсов на трех его выходах, запоминающее устройство выполнено с четырьмя информационными входами, с одним адресным входом и с входом разрешения записи, выход датчика момента подключен к входу синхронного детектора, выход которого подключен к входу интегратора, его выход подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к входу синусно-косинусного функционального преобразователя, выход генератора прямоугольных импульсов подключен через полупроводниковый ключ к второму входу сумматора и к электроду опорного напряжения синхронного детектора,второй и третий выходы импульсного управляющего устройства подключены соответственно к управляющему входу полупроводникового ключа и к входам счетчиков импульсов, выход первого из ннх подключен к вторым входам перемножителей, а выход второго счетчика — к адресному входу запомйнающего устройства, выходы перемножителей подключены к входам аналого-цифровых преобразователей, их выходы и выход датчика момента — к информационным входам запоминающего устройства.

1515273

Составитель А.Санталов

Техред А.Кравчук Корректор Т.Палий

Редактор А.Долинич

Заказ 6287/51 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101