Вентильный электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих системах повышенной точности . Целью изобретения является повышение динамической точности управления за счет устранения ошибки частоты вращения. Для достижения указанной цели вентильный электропривод дополнительно содержит первый и второй инерционнее блоки, включенные в каждый канал обратной связи по частоте вращения. На выходе датчика 3 положения ротора формируются сигналы управления каждой фазой двухфазного синхронного электродвигателя 1. С выхода синхронного тахогенератора 4 гармонические сигналы коррекции по частоте вращения заводятся на инвертирующие входы усилителей 12 и 15. Параллельно этим сигналам на неинвертирующие входы этих же усилителей подаются сигналы с инерционных блоков 17 и 18, За счет коррекции сигнала обратной связи по частоте вращения обеспечивается достижение положительного эффекта. 3 ил. (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ)5 Н 02 Р 6/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ кнйюй

Рык

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР (21) 4472053/07 (22) 15.06,88 (46) 07.03.91, Бюл. 11 9 (72) В.С.Смирнов (53) 621.131.13.0142:621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1619372, кл. H 02 P 6/02, 18.08.88.

Авторское свидетельство СССР

У 1171916, кл. Н 02 К 29/06, 1984.

Беленький Ю.Н. и др. Опыт разработки и применения безконтактных моментных приводов ° - Л.: ЛДНТП, 1987, с. 23, рис. 13. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в следящих системах повышенной точности. Целью изобретения является повышение динамической точности управления за счет устранения ошибки.80„„16334 7 А1

2 частоты вращения. Для достижения указанной цели вентильный электроПривод дополнительно содержит первый и второй инерционные блоки, включенные в каждый канал обратной связи по частоте вращения. На выходе датчика 3 положения ротора формируются сигналы управления каждой фазой двухфазного синхронного электродвигателя 1. С выхода синхронного тахогенератора 4 гармонические сигналы коррекции по частоте вращения заводятся на инвертирующие входы усилителей 12 и 15. Параллельно этим сигналам на неинвертирующие входы этих же усилителей подаются сигналы с инерционных блоков 17 и 18.

3а счет коррекции сигнала обратной связи по частоте вращения обеспечивается достижение положительного эффекта. 3 ил.

1633477

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электропривоцу, и может быть использовано в следящих системах повышенной точности, реализованных на базе вентильных электродвигателей.

Цель изобретения - повышение динамической точности управления вентильным электроприводом за счет устранения ошибки по частоте вращения.

На фиг.1 изображена функциональная схема вентильного электропривода; на фиг.2 — структурная схема следя15 щего электропривода; на фиг. 3 - осциллограммы изменения напряжения на спнусной обмотке вептильного электродвигателя при движении входной оси по гармоническому закону.

Вентильный электропривод содержит двухфазный синхронный электродвигатель 1; механически связанный с элементом 2 сравнения, с датчиком 3 25 положения ротора и с тахогенератором

4, Датчик 3 положения ротора выполнен в виде вращающегося трансформат.>ра с синусной 5 и косинусной 6 выходным-.i обмотками. Тахогенератор выполнен в виде двухфазного синхронного генератора с синусным 7 и косинусным 8 выходами. Вентильный электропривод содержит также предварительный усилитель 9, вход которого подключен к элементу сравнения, а выход — к входной обмотке 10 датчика 3 положения ротора, Синусная обмотка 5 датчика 3 положения ротора подключена к входу первого фазочув" 40 ствительного выпрямителя 11, выход которого подключен к неинвертирующему входу первого суммирующего усилителя 12, Выход первого суммирующего усилителя подключен к синус» 45 ной обмотке 13 двухфазного синхронного электродвигателя 1 ° Конусная обмотка 6 датчика 3 положения ротора подключена к входу второго фазочувствительного выпрямителя 14, выход которого подключен к инвертирующему входу второго суммирующего усилителя

15, выход которого подключен к косинусной обмотке 16 двухфазного синхронного электродвигателя 1. Синусный 7 и косинусный 8 выходы тахогене55 ратора 4 подключены к инвертирующим входам соответственно первого 12 и второго 15 суммиру>о>цих усилителей.

Вход элемента 12 сравнения является входом управления электропривода.

Кроме того, вентильный электропривод содержит первый 17 и второй

18 инерционные блоки, входы которых подключены соответственно к синусному 7 и косинусному 8 выходам тахогенератора 4, а выходы — к неинвертируюшим входам первого 12 и второго

15 суммирующих усилителей соответственно, Вентильный электропривод работает следующим образом.

При движении входной оси с постоянной частотой вращения в системе возникает скоростная ошибка

Q др= — у

К где К вЂ” добротность системы по скорости.

При подаче сигнала ошибки 8 на первичную обмотку 10 датчика 3 поло>кения ротора (ДПР) на синусной 5 и косинусной 6 обмотках последнего образуются напряжения переменного тока, огибающие которых равны

Us KgKn8gsin mal (1)

U6 = K)K>9>cos mg, где К - коэффициент трансформации

ДПР 3;

Кд - коэффициент усиления предварительного усилителя 9; (— угол поворота ротора электродвигателя 1;

m — число пар полюсов электродвигателя 1 и ДПР 3.

Далее эти сигналы выпрямляются фазочувствительными выпрямителями ll и 14, усиливаются усилителями 12 и

15 и подаются на синусную 13 и косинусную 16 якорные обмоткМ синхронного электродвигателя 1 ° В результате взаимодействия магнитных потоков, создаваемых обмотками 13 и

16 якоря, с магнитным потоком ротора 19 создается вращающий момент, обеспечивающий слежение выходной оси.за входной, Сигналы стабилизации следящего привода снимаются и формируются на синусном 7 и косинусном 8 выходах тахогенератора 4 и поступают соответственно на инвертирующие входы суммирующих усилителей 12 и 15.

Сигналы для компенсации скоростной ошибки О формируются в инерционных блоках 17 и 18 и поступают соответ16334

1

W(p) = — — — — передаточная функТ р+1 ция инерционного блока 17 (18);

К вЂ” коэффициент усиле20 ния усилителя 12 (15);

К вЂ” коэффициент пере7Г дачи тахогенератора 4; — коэффициенты передачи сигналов обратной связи с тахогенератора, K q = К-g Kg" Кп !рЧб(р), 30 К вЂ” крутизна выходной

У характеристики элемента сравнения 2;

К вЂ” коэффициент усиП ления предварительного усилителя 9.

Для простоты математических вьгкладок примем W+ >(p) = К, Ч . Если

40 выполня ть условие

+ КчКав Ко i Ктг„ ч а

К К вКос" Ктг

Кос (9)

à — 1 где К= 1+КК К то передаточная функция системы с учетом стабилизирующей и компенсирующей связей равна !

Kîoñ H K oc

1 и 6Й

)б 2 шт (5) 45

Покажем возможность устранения скоростной ошибки.

Величины сигналов на выходах инерционных блоков 17 и 18 равны 50

U 7 W(p) К " вь sin гпту (6) = W(p) Ктг Qâsbû „ cos ш4

Если привести эти сигналы к входной обмотке 10 ДПР 3, то получим

U5 W(p) РЧВ(р) Ктс 1вы s>» Ю+ 55

+ W(p)W+

Аналогично можно принести к входной обмотке 10 и сигналы стабилизи(10) добротность системы по ускорению I 13

Твь ственно на неинвертирующие входы усилителей 12 и 15 ° Под действием этих сигналов выходная ось довернется в пространстве на угол О .

При изменении напряжений на синусной U<,п и косинусной U обмотках электродвигателя при вращении его оси с постоянной скоростью пв круговая частота (равна (2) где m — число пар полюсов вентильного электродвигателя 1, На фиг.3 приведены осциллограммы изменения напряжения на синусной обмотке 13 вентильного электродвигателя 1 при движении входной оси по гармоническому закону, Частота огибающей сигнала равна частоте входного сигнала 9 в, частота несущей переменна и зависит от частоты вращения оси двигателя.

Минимум частоты (нулевое значение) в точке пересечения огибающей с временной осью, Для того, чтобы компенсирующая обратная связь была эффективной, необходимо, чтобы круговая частота (,) находилась в полосе пропускания частот инерционного блока, т.е. выполнялось условие

Я c —, 1 (3)

Т, 1 где Т < - постоянная времени инерционного блока 17/18 (апериодического звена).

Условие (3) с учетом (2) можно записать р 1

2вп m т, . (4)

Из последнего выражения можно определить частоту вращения двигателя

77 6 рующей обратной связи с тахогенератора 4.

На фиг,2 изображена структурная схема следящего привода, эквивалентная схеме, изображенной на фиг,1.

Передаточная функция разомкнутой системы равна

Kgb e(g) I /g

9 )e(p) KО (p) 0 ) (8) где W = ------ — передаточная функ4 Т ++1 ция электродвигателя 1;

К Т р + 1)

ТвоТ (— - — — - ° ) Т-„,-++-Т-, K ( где К т„+ т, l633477

Фиг. 2

К К К е

- — - добротность сисЯ К темы по скорости.

Наличие астатизма второго порядка в системе указывает на отсутствие ошибки по скорости.

Таким образом, за счет введения коррекции позиционного сигнала обрат- lO ной связи по частоте вращения в каждом канале управления вентильным электродвигателем обеспечивается устранение ошибки по скорости и тем самым повышается динамическая точность управления электроприводом. формула изобретения

Вентильный электропривод,, содержащий двухфазный синхронный электродвигатель, механически связанный с элементом сравнения, с датчиком положейия ротора, выполненным в виде вращающегося трансформатора с 25 синусной и косинусной выходными обмотками, и с тахогенератором, выполненным в виде двухфазного синхронного генератора, предварительный усилитель, вход которого подключен к выходу элемента сравнения, а выход подключен к входной обмотке датчика положения ротора, синусная и косинусная обмотки которого соответственно через первый и второй фазочувствительные выпрямители,.первый и второй суммирующие усилители сое-. динены с синусной и косинусной якорными обмотками двухфазного синхронного электродвигателя, синусный и косинусный выходы тахогенератора подключены к инвертирующим входам соответственно первого и второго суммирующих усилителей, вход элемента сравнения является входом управления электропривода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения динамической точности управления путем устранения ошибки по частоте вращения, в него дополнительно введены первый и второй инерционные блоки, входы которых соответственно подключены к синусному и косинусному выходам тахогенератора, а выходы - к неинвертирующим входам первого и второго суммирующих усилителей соответственно.

1633477

С о с т ав и тель А. Ив а нов

Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Палий

Заказ 621 Тираж 344 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