Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электродвигателям с бесконтактной коммутацией. Цель изобретения является повышение точности настройки. Настраиваемый моментный вентильный электродвигатель (МВД) содержит синхронный электродвигатель 1 с двухфазной обмоткой 2 якоря и ротором-индуктором 3, два усилителя 4 и два датчика 5 тока. Устройство для настройки МВД содержит задатчик 6 угла, датчик 7 момента, задатчик 8 момента, сумматор 9, операционный усилитель 10, устройство 11 выборки-хранения, синхронный детектор 12, генератор 13 опорного напряжения, управляющее устройство 14, ключи 15 и 16, интегратор 17, сумматор 18, синусо-косинусный преобразователь 19, перемножители 20 и 21, аналого-цифровые преобразователи 22 и 23, запоминающее устройство 24. Благодаря введению задатчика момента, сумматора, операционного усилителя, устройства выборки-хранения, управляющего устройства, двух ключей, двух аналого-цифровых преоразователей и запоминающего устройста получено устройство для настройки МВД с повышенной точностью и скоростью настройки. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК

„„ S„„1580494 А 1 (51)5 Н 02 К 29/06, Н 02 P 6/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ --.---К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4267968/24-07 (22) 25.06.87 (46) 23.07.90. Бюл. Р 27 (71) Казанский авиационный институт им.А.Н.Туполева (72) А.К).Афанасьев (53) 62 1,3 l3.292 (088.8) (56) Столов Л.И. и Зыков Б.H.

Моментные двигатели с постоянными магнитами. — М.: Энергия, 1977, с.98-100.

Авторское свидетельство СССР

1 - 1515273, кл. Н 02 P 6/02, 16.03.87. (54) УСТРО11СТВО ДЛЯ НАСТРО11КИ МОМЕНТНОГО ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛГКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электродвигателям с бесконтактной коммутацией. Целью изобретения является . повышение точности настройки. Настраиваемый моментный вентильный электродвигатель (МВД) содержит синхронный электродвигатель 1 с двухфазной

2 обмоткой 2 якоря и ротором-индуктором 3, два усилителя 4 и два датчика

5 тока. Устройство для настройки МВД содержит задатчик 6 угла, датчик 7 момента, задатчик 8 момента, сумматор 9, операционный усилитель 10, устройство 1 I выборки-хранения, синхронный детектор 12, генератор l3 опорного напряжения, управляющее устройство 14, ключи 15 и 16, интегратор 17, сумматор 18, синусно-косинусный преобразователь 19, перемножители 20 и 21, аналого-цифровые преобразователи 22 и 23, запоминающее устройство 24. Благодаря введению задатчика момента, сумматора, операционного усилителя, устройства выборки-хранения, управляющего устройства, двух ключей, двух аналого-цифровых преобразователей и запоминающего устройства получено устройство для настройки МВД с повышенной точ ностью и скоростью настройки. 4 ил.

1580494

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, т.е. к вентильным электродвигателям, и предназначено для настройки в нроцессе изготовления и эксплуатации электрйческих машин, работающих в качестве исполнительных двигателей приводов следящих систем и систем ,:стабилизации различного назначения.

1!елью изобретения является повышение точности настройки электродвигателя.

15

На Аиг.1 представлена Аункциональная схема устройства; на Аиг.2 — гра фики управляющих сигналов; на Аиг.3— траектория конца векторов токов обмотки якоря; на фиг.4 — Аункциональ- 20 ная схема моментного вентильного электродвигателя (МВД) с Аункциональным преобразователем.

Настраиваемый МВД содержит электромеханический преобразователь 1 с двух -25 фазной обмоткой 2 якоря.и с ротороминдуктором 3, два усилителя 4 и два датчика 5 тока.

Устройство для настройки МВД содержит задатчик 6 угла, датчик 7 мо- 30 мента, задатчик 8 момента, сумматор

9, операционный усилитель 10, устройство 11 выборки-хранения, синхрон- ный детектор 12, генератор 13 опорного напряжения, управляющее уст: ройство 14, ключи 15 и 16, интегратор 17, сумматор 18, синусно-косинусный Функциональный преобразователь

19, перемножители 20 и 21, аналогоцифровые преобразователи 22 и 23 и 10 запоминающее устройство 24 °

Ротор-индуктор 3 механически связан с валами задатчика 6 угла и датчика 7 момента, выход которого соединен с входом сумматора 9, второй инвертирующий вход которого соединен . с выходом задатчика 8 момента, а выход подключен к входам синхронного детектора 12.и операционного усилителя 10, выход которого подключен к входу устройства 11 выборки-хранения, выход которого соединен с входами перемножителя 20 и 21.

Выход генератора 13 опорного напряжения подключен к сумматору 18

55 через ключ 15 и электроду опорного напряжения синхронного детектора

12, выход которого через ключ 16 соединен с входом интегратора 17.

Выход последнего подключен к второму входу сумматора 18, выход которого соединен с входом синусно-косинусного Аункционального преобразователя 19, выходы которого подключены к вторым входам соответственно пе ремножителей 20 и 21, выходы которых подключены к входам аналого-циАроных преобразователей 22 и 23 и входам усилителей 4, Их выходы подключены к Аазам обмотки 2 якоря через входы датчиков 5 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей 4.

Выходы управляющего устройства

14 подключены соответственно к управляющему входу устройства 11 выборки-хранения, управляющим входам ключей 15 и 16 и управляющим входам задатчика 8 момента и запоминающего устройства 24. Его адресные входы подключены к циАровым выходам задатчиков угла 6 и момента 8, а информационные входы — к выходам аналогоцифровых преобразователей 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

Задатчик 6 угла разворачивает ротор-индуктор 3 до определенного угла

Угол Р поступает с выхода интегратора 17 через сумматор 18 на вход синусно-косинусного Аункционального преобразователя 19, на выходах которого формируются сигналы — sing, cosP.

Они перемножаются с сигналом Тщ, пропорциональным амплитуде системы токов якоря и поступающим с выхода устройства 11 выборки-хранения, перемнож телями 20 и 21. С их выходов сигналы

° 0 ° . 0

= -> sin ; i =Т,„соз р поступают на входы усилителей 4, питающих с помощью датчиков 5 тока haзы обмотки 2 якоря токами i %.i>

Злектромеханический преобразователь 1 развивает электромагнитный момент H измеряемый датчиком 7 момента и сравниваемый на сумматоре

9 с требуемым моментом Мд, вырабатываемым задатчиком 8 момента. Разность М=М-М поступает на входы операционного усилителя 10 и синхронного детектора 12.

11астройка МВД при фиксированных значениях d и М осуществляется поэтапно. В момент, когда управляющее

1580494 устройство 14 подает разрешающий сигнал на устройство 11 выборки-хранения (фиг.2а) ключи 15 и 16 закрыты, сигнал Р на выходе интегратора 17 постоянен и без изменения поступает на вход Аункционального преобразователя 19. Операционный усилитель 10 вырабатывает значение I> соответствующее равенству М=И». Данному периоду соответствует переход конца вектора токов i>, i фаз обмотки 2 якоря из точки О в точку Е (фиг.3). В конце периода происходит запоминание значения I»»» в устройстве.11 вы. борки-хранения.

В следующий момент времени, когда управляющее устройство 14 падает разрешающий сигнал на ключи 15 и 16 . (фиг.2б), устройство 11 выборки-хранения сохраняет на выходе сигнал I, установившийся на. предыдущем этапе, т .е. в это время I — = const С выхода генератора 13 переменное опорное напряжение U р поступает через открытый ключ 15 на нход сумматора, где оно прибавляется к сигналу g». Переменная составляющая угла Р вызывает переменную составляющую электромагнитного момента И, которая поступает на вход синхронного детектора 12, вырабатывающего сигнал »» M/д . Этот сигнал интегрируется интегратором

17, вырабатывающим угол Вр согласно уравнению

d5o 1 3M

dt Т Э где Т - постоянная времени интегратора 17.

В течение данного периода времени обеспечивается поиск угла », соответствующего максимуму электромагнитного момента M по Р при I»»t=сопзс, При этом конец вектора токов (i, rg) скользит по дуге Е»" окружности с центром в начале координат (Аиг.3). Поиск максимума происходит согласно принципу синхронного детектирования н экстремальных регуляторах.

Далее разрешающий сигнал поступает на устройство 11 выборки-хранения и амплитуда. I»n изменяется до выполнения условия M=M» при P =const (Аиг.3, отрезок С»). Затем открываются ключи

15 и 16 и происходит поиск максимума момента М по углу р при I»»=const (фиг.3, дуга KZ) и т.д. В результате определяются оптимальные значения которые используются для построения

Аункционального преобразователя для моментного нентильного электродвигателя (фиг.4).

Моментный» вентильньп» электроднигатель содержит электромеханический преобразователь 1 с двухАазной обмоткой

2 и ротором-индуктором 3, дна усилителя 4, два датчика 5 тока, датчик

25 угла и Аункциональный преобразователь 26.

Ротор 3 механически связан с рото45 ром датчика 25 угла, выход которого соединен с входом Аункционального преобразователя 26, Его второй вход является входом электродвигателя, а два его выхода подключены к входам соответствующих усилителей 4. Их выходы подключены к Аазам обмотки 2 якоря через входы датчика 5 тока, выходы которых подключены к вторым инвертирующим входам усилителей 4.

Моментный вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Датчик 25 угла вырабатывает сигФ нал, соответствующий углу поворота ротора ы и поступающий на вход функ-

30 р» и I, соответствующие требуемому электромагнитному моменту К р при

I»»»Q min, т.е. при минимальных потерях в обмотке якоря, так как i$ + ф, +i1t,= I»»» а также оптимальные токи

i4> (точка И Аиг,3).

Управляющее устройство 14 вырабатывает сигнал, поступающий на управляющий нход разрешения записи запоминающего устройства 24 (фиг,2в), и по адресам, определяемым значениями

Ф и И», запись»ваются значения опти.о .о мальиых токов 1», 1ь, преобразованные аналого-цифровыми преобразователями 22 и 23 и н циАровую Аорму. Обратный Аронт разрешающего импульса изменяет значение Н», вырабатываемое задатчиком 8 момента (фиг.2г), после чего начинается процесс настройки

МВД с новым значением Мр.

После. настройки МВД при всех требуемых значениях !р осуществляется изменение угла о(.поворота ротора-индуктора 3 и начинается перебор значений И. В результате н запоминающем устройстве 24 записываются оптимальные значения Аазных токов обмотки 2 якоря

1д =fд(М СК)4 1ь =.КЬ(М ОС) 1580494 ционального преобразователя 26. На его второй вход подается сигнал, пропорциональный требуемому электро-. магнитному моменту И, а иа его выходах вырабатываются оптимальные значения Аазных токов i, i . Эти сигналы поступают на входы уси.тителей 4, которые с помощью датчиков 5 тока обеспечивают протекание в Аазах об, мотки 2 якоря токов x>--iz В результате электродвигатель раз"

,вивает электромагнитный момент И=Ио при минимальных потерях в обмотке

:2.якоря. Стабильность электромагнитного момента по углу поворота ротора позволяет строить прецизионные. сле дящие системы с высокой плавностью хода и hfHHHMBJIbFIblhfH BOTPðÿìè в обмотке якоря. В качестве задатчика 6 угла может быть использована самотормозящаяся червячная передача, через которую .ротор 3 связан с валом датчика 7 момента в сочетании с датчиком угла. 25

Устройство 11 выборки-хранения, операционный усилитель 10, интегратор

17, аналоговые ключи 15 и 16, синхронный детектор 12, перемножители

20 и 21, аналого-цифровые преобразователи 22 и 23 и запоминающее устройство 24 выпускаются серийно в виде интегральных микросхем. Функциональный преобразователь 19 и генератор 13 опорного напряжения могут быть выполнены по одной из известных схем. Управляющее устройство может быть выполнено в виде сочетания генератора импульсов, счетчика и дешифратора распределителя импульсов.

Частота генератора 13 должна значи40 .тельно превышать частоту импульсов, поступающих от управляющего устройства,14 (по крайней мере в 1020 раз), а период напряжения U . генератора 13 должен быть больше электромагнитной постоянной времени фаз обмотки 2 якоря.

Формула изобретения

50 . Устройство для настройки момент ного вентильного электродвигателя, включающего в себя электромеханический преобразователь с ротором-индуктором и якорем, каждая фаза двухфазной

)5 обмотки которого подключена к выходу управляемого источника тока, управляющие входы источников тока связаны с выходом датчика угла поворота ротора через Аункциональный преобразователь, содержащее генератор опорных импульсов, первый управляемый полупроводниковый ключ, синхронный детектор, интегратор, первый двухвходовый сумматор, синусно-косинусный функциональный преобразователь, два перемножителя, эадатчик угла поворота ротора, датчик вращающего момента, импульсное управляющее устройство с тремя выходами, выполненное с воэможностью поочередного формирования импульсов на своих выходах, запоминающее устройство, два аналого-циАровых преобразователя, выход генератора опорных импульсов связан с опорным входом синхронного детектора и через первый ключ с первым входом первого сумматора, выход синхронного детектора связан с входом интегратора, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход первого сумматора подключен через первый перемножитель к входу синуснокосинусного Аункционального преобразователя, синусный выход которого соединен через второй перемножитель с управляющим входом первого источника тока, косинусный выход соединен с управляющим входом второго источника тока, выходы каждого из перемножителей через соответствующий аналогоциАровой преобразователь связаны с инАормационными входами запоминающего устройства, первый выход управляющего устройства соединен с управляющим входом первого ключа, третий выход управляющего устройства соединен с входом разрешения записи запоминающего устройства, о т л и ч а ю— ш е е с я тем, что, с целью повышения точности настройки, оно снабжено вто-. рым управляемым ключом, вторым двухвходовым сумматором, задатчиком момента с аналоговым и цифровым выходами, операционным усилителем, устройством выборки-хранения, задатчик угла выполнен с циАровым выходом, выход датчика момента подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого подключен к аналоговому выходу задатчика момента, а выход подключен к входам синхронного детектора и операционного усилителя, выход которого через устройство выборки-хранения подключен к вторым входам перемножителей, выход синхрон1580494

Фиг.2 ного детектора соединен с входом интегратора через второй ключ, управляющий вход второго ключа соединен с первым выходом угравляющего устройст5 ва, управляющий вход устройства выборки-хранения соединен с вторым выходом управляющего устройства, управляющий вход эадатчика момента — с третьим выходом управляющего устройства, адресные входы запоминающего устройства соединены с цифровыми выходами задатчиков угла и момента.

1580494

Составитель А.Санталов

Техред Л,Олийнык, Корректор С.Шекмар

Редактор И.Шулла

Заказ 2019 Тираж 440 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя Устройство для настройки моментного вентильного электродвигателя 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящем приводе на базе вентильных электродвигателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящем приводе на базе вентильных электродвигателей

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в тиристорных электроприводах постоянного тока с реверсом направления вращения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроприводах

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для пуска синхронных машин

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных электроприводах с неограниченным углом поворота

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных электроприводах

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводе с вентильным электродвигателями

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления переменной нагрузкой, например, в бесколлекторном двигателе постоянного тока

Изобретение относится к области электротехники и автоматики и может быть использовано для дистанционной передачи угловых перемещений в следящих системах двустороннего действия с силомоментным очувствлением на базе вентильных электродвигателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с вентильными электродвигателями

Изобретение относится к электрическим машинам

Изобретение относится к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке реверсивных бесконтактных тахогенераторов постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в прецизионных электроприводах с неограниченным углом поворота
Наверх