Моментный вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных моментных электроприводах с неограниченным углом поворота ротора. Целью изобретения является повышение энергетических показателей при обеспечении высокой стабильности момента. Для достижения цели моментный вертикальный электродвигатель дополнительно содержит сумматор 14, третий усилитель 15 мощности, третий датчик 16 тока, третий 17 и четвертый 18 функциональные преобразователи 17 и 18, шесть дополнительных перемножителей 19 - 24 и операционный усилитель 25. В вентильном электродвигателе обеспечиваются моделирование электромагнитного момента и токов фаз якорной обмотки синхронной машины, а также тока в обмотке возбуждения и решение задачи поиска требуемого момента при минимизации потерь в обмотке якоря и возбуждения. 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПИ ЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

; (21) 4431295/24-07 (22) 30,05.88 (46) 23.02.90. Бюл. ¹ 7 (71) Казанский авиационный институт им. А. Н. Туполева (72) А. И. Афанасьев (53) 621.313.13.014.2:621.382(088.8) (56) Столов Л. И. и др. Авиационные моментные двигатели. М.: Машиностроение, 1979, с. 58-60.

Авторское свидетельство СССР № 1345292, кл. Н 02 К 29/06, 26.12.85. (54) моментный Вентипьный электРОДВНГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных моментных электроприводах с неограниченным углом поворота

ÄÄSUÄÄ )545 ОО А1 (51)5 Н 02 К 29/06, Н 02 Р 6/00 ротора. Целью изобретения является повышение энергетических показателей при обеспечении высокой стабильности момента. Для достижения цели моментный вертикальный электродвигатель дополнительно содержит сумматор 14, третий усилитель 15 мошности, третий датчик 16 тока, третий 17 и четвертый

18 функциональные преобразователи, шесть дополнительных перемножитепей

19 — 24 и операционный усилитель 25.

В вентильном электродвигателе обеспе-. чиваются моделирование электромагнитного момента и токов фаз якорной обмотки синхронной машины, а также тока в обмотке возбуждения и решение задачи поиска требуемого момента при минимизации потерь в обмотке якоря и возбуждения . 3 ил.

1545300

Изобретение относится к электро-технике и может быть использовано в прецизионных следящих приводах с неограниченным углом поворота ротора.

Цель изобретения — повышение энергетических показателей при обеспечении высокой стабильности момента.

На фиг. 1 изображена функциональная схема моментного вентильного 10 электродвигателя; на фиг. 2 — графики функции с (1, g (dl на фиг. 3— графики функций f(i ), rf (i<)/r „

Моментный вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1 с 15 первой 2 и второй 3 фазами обмотки якоря и с обмоткой 4 возбуждения, датчик 5 угла, механически связанный . с ротором-индуктором синхронной машины 1, Выход датчика 5 угла подклю- 20 чен к входам первого 6 и второго 7 функциональных преобразователей, выходы которых подключены к входам первого 8 и второго 9 перемножителей соответственно. Выходы первого 8 и вто- 25 рого 9 перемножителей подключены соответственно к прямым входам первого

10 и второго ll усилителей мощности.

Выход первого усилителя 10 мощности подкл>очен к первой фазе 2 обмотки яко-щ ря через датчик 12 тока, выход котов .рого подключен к инвертируюшему входу усилителя 10 машнос.ти. Выход второго усилителя 11 мощности подключен к второй фазе 3 обмотки якоря через дат-3 чик 13 тока, выход которого подключен к инвертируюшему входу усилителя 11 мощности»

Дополнительно маментный вентильный электродвигатель содержит сумматор 4р

14, третий усилитель 15 мощности, третий датчик 16 тс>ка, третий 17 и четвертый 18 функциональные преобразователи, шесть дополнительных перемножителей 19-24 и операционный усили- 45 тель 25. Первый вход усилителя 25 образует вход управления моментом электродвигателя, а его выход подключен к первым входам первого 19 и второго

20 дополнительных перемножителей. Вы- gg ход перемножителя !9 подключен к первому входу третьего дополнительного перемножителя 21, а выход перемножителя 20 подключен к объединенным вторым входам перемножителей 8 и 9. Вы5 ходы перемножителей 8 и 9 подключены к первым, входам соответственно четвертого 22 и пятогэ 23 дополнительных перемножителей. Втэрой вход перемно— угол поворота ротора; активное сопротивление фазы ОбмОтки ЯкОрЯ;

r — активное сопротивление обГ мотки возбуждения; символ производной.

Функциональные преобразователи 6, 7, 17, 18 могут быть реализованы на диодных функциональных преобразователях с помощью таблиц значений функ(d) <(d) —" f (i <) f (iy;)

l j а сами функции могут быть получены экспериментально. Возможный вид этих функций показан на фиг. 2 и 3.

Моментный вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Где

r жите.пя 22 подключен к выходу функционального преобразователя 6, а второй вхоц перемножителя 23 подключен к выходу функционального преобразователя

7. Выходы перемножителей 22 и 23 подключены к входам сумматора 14 выход которого подключен к объединенным вторым входам третьего 21 и шестого

24 дополнительных перемножителей. Выход шестого дополнительного перемножителя 24 подключен к второму входу операционного усилителя 25. Выход третьего дополнительного перемножителя 21 подкл>очен к входам третьего 17 и четвертого 18 функциональных преобразователей и к.прямому входу третьего усилителя 15 мощности, выход которого подключен к обмотке 4 возбуждения через третий датчик 16 тока. Выход датчика 16 тока подключен к инвертируюшему входу третьего усилителя 15 мощности. Выход третьего фуикционального преобразователя 17 подключен к второму входу перемно>кителя

19. Выход четвертого функционального преобразователя 18 подключен к вторым входам второго 20 и шестого 24 дополнительных перемнажителей. Первый 6, второй 7„ третий 17 и четвертый 18 функциональные преобразователи ""реализуют соответственно функции ц> (g1

Я

Ч {>(1 — < (i f), f(f), где функции

>->> (» ) ц (>() и f (1 g) ЯВЛЯЮТСЯ фУнктщями связи токов фаз обмотки якоря

i i 8 и тока i.g обмотки возбуждения с электрамагнитйым моментом М, равным

1 Y ° о ответственно сигналы — f (x ) и г, f 15

f(i< ). На выходе операционного усилителя 25 вырабатывается сигнал пропорциональный разности заданного значения момента и смоделированного значения момента. Этот сигнал эквива- 20 лентен множителю Лагранжа в функции

Лагранжа для задачи поиска токов с целью получения требуемого электромагнитного момента при условии мини мума потерь

M (о(, 1,,, ig) = Mo (2) . 2

Г(х + 1 ) + Г 1 ., = пи.п, 1 (3)

ЗО где M — требуемый электромагнитный момент.

На выходе перемножителя 20 получа. о ется сигнал Л Е() ), поступающий на вторые входы перемножителей 8 и 9.

На их выходах формируются оптимальные значения токов i о, i !, соответственно первой 2 и второй 3 фаз обмотки якоря

5 I5453

Датчик 5 угла вырабатывает сигнал, пропорциональный углу поворота ротора d. Этот сигнал поступает на входы функциональных преобразователей 6 и

7, На их выходах формируются соответ5 ственно сигналы (/, (о(), с (а! ), На выходе перемножителя 21 формирует<я сигнал, пропорциональный о!!тимальному значению тока 1 возбуж дения. Этот сигнал поступает йа входы функциональных преобразователей 17 и 18. На их выходах формируются со00 б

= — f ""(if)(y„(d) i „ + д Ы)1 g 3.

f (6)

На выходе перемножителя 24 получается сигнал (1), который сравнивается на входах операционного усилителя 25 с требуемым моментом М,. Операционный усилитель 25 вырабатывает сигнал Л из условия (3).

С выходов перемножителей 8, 9 и 21

° о ° о оптимальные значения токов д у i в поступают на входы усилителей 10

11, 15 мощности, охваченных глубокой отрицательной обратной связью по току обеспечивающих протекание токов 3 .o ..о ..о — 1д 1 g = 2 !! j 1 f 1 у В фазах и обмотке возбуждения синхронной машины.

При этом вентильный электродвигатель развивает требуемый электромагнитный момент И при минимальных потерях в обмотках якоря и возбуждения, Функция Лагранжа и условия ее етационарности по токам !,!, !,, > для задачи на условный экстремум (1), (2), (3) имеют вид

V=0 5 ((i> + i ) + — ) с — () (q>(d)i!! + ч,(с)41 дч д; = i, — Af(i<) цц(1) = 0; (4) (5)

45 ,о .о .Сигналы 1,, ь поступают на вторые входы перемножйтелей 22 и 23, на вы1 ходах которых получаются соответствен но сигналы V„(a)i >, (р()i;, посту пающие на входы сумматора 14. На его

° о ,выходе формируется сигнал у„(о()ь, +

+ Q (d.), поступающий на входы перемнбжителей 21 и 24. На второй вход перемножителя 21 поступает сигнал — (i о ), а на его выходе формиг ч ° о

r ,о руется оптимальное значение тока i обмотки 4 возбуждения откуда следуют равенства (4), (5), (6) .

В формуле (1) функция f (i ) отражает нелинейность магнитопровода синхронного электродвигателя, а функции ! „(g ), <р (о1) учитывают несинусоидальность кривой магнитной индукции, созданной в рабочем зазоре ротором-индуктором.

Таким образом, за счет моделирования электромагнитного момента и токов фаз якорной обмотки синхронной машины, а также тока в обмотке возбуждения и решения задачи поиска токов с целью получения требуемого момента при минимизации потерь в обмотке яко ря и возбуждения, обеспечивается по1545300 вышение энергетических показателей вентильного электродвигателя при высокой стабильности электромагнитного момента, Фо р мул а и з о б р е т е н и я

Моментный вентильный электродвигагель, содержащий синхронную машину с двухфазной обмоткой якоря и обмоткой возбуждения, датчик угла, механически, связанный с ротором-индуктором синхронной машины, вьгкод датчика угла подключен к входам первого и второго функциональных преобразователей, выходы которых подключены к первым вхо" дам первого и второго перемножителей соответственно, а выходы первого и второго перемножителей подключены 0 соответственно к прямым входам первого и второго усилителей мощности, выход каждого усилителя MQHlHocTH подключен к соответствующей фазе обмотки якоря через датчик тока, выход 25 которого подключен к инвертируюшему входу соответствующего усилителя отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей при обеспечении высокой 30 стабильности момента, введены сумматор, третий усилитель мощности, третий датчик тока, т эетий и четвертый функциональные преобразователи, шесть дополнительных перемножителей и операционный усилитель, первый вход которого образует вход управления моментом электродвигателя, а выход подключен к первым входам первого и второго дополнительных перемножителей, щ0 выходы которых подключены соответственно к первому входу третьего допол° нительного и объединенным вторым входам первого и второго основных перемножителей, выходы первого и второго основных перемножителей подключены к

f(j() (Чл(р)1д + рв(й)1В) у где 4

r — угол поворота ротора; — активное сопротивление фазы обмотки якоря; активное сопротивление обмотки возбуждения; — символ производной. первым входам соответственно четвертого и пятого дополнительных перемножителей, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго функциональных преоб" разователей1 а выходы подключены к входам сумматора, выход которого подключен к объединенным вторым входам третьего и шестого дополнительных перемножителей, выход шестого дополнительного перемножителя подключен к второму входу операционного усилителя, а выход третьего .дополнительного перемножителя подключен к входам третьего и четвертого функциональных преобразователей и к прямому входу третьего усилителя мощности, выход которого подключен к обмотке возбуждения через третий датчик тока, выход которого подключен к инвертируюшему вхоцу третьего усилителя мощности, выходы третьего и четвертого функциональных преобразователей подключены соответственно к второму входу первого допол- ,нительного перемножителя и к вторым входам второго и шестого дополнитель ных перемножителей, причем первый, второй, третий и четвертый функциональные преобразователи реализуют соответственно функции Lp„(р), Q (ср), 3". — f1/(1 ), f(j ), где ф кции ч (,г), Х р (а0 и f(jj) являются функциями связи токов фаз обмотки якоря j„, j > и тока j обмотки возбуждения с злектE ромагHHTHsIM моментом М, равным

I. 45300

Составитель A. Иванов

Редактор С. Патрушева Техред JI.Сердокова Корректор А. Обручар

Заказ 495 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

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